В субботу, 18 декабря, своё место в толще антарктического льда заняли последние из 5 160 предусмотренных проектом оптических модулей, и строительство обсерватории IceCube было завершено.

Основной задачей обсерватории будет регистрация нейтрино. Эти частицы свободно проходят сквозь лёд, в редких случаях взаимодействуя с ядрами атомов кислорода с образованием мюонов. Если последние движутся со скоростью, превышающей фазовую скорость распространения света во льду, их перемещение сопровождается черенковским излучением. Его и обнаруживают оптические модули размером с баскетбольный мяч, снабжённые фотоэлектронными умножителями.

Последний оптический модуль (фото R. Schwarz).

Поскольку вероятность взаимодействия нейтрино с веществом очень мала, детектор должен иметь солидные размеры. Полезный объём льда в IceCube примерно равен одному кубическому километру: модули, нанизанные на «нити», устанавливаются на глубине от 1 450 до 2 450 м. Изначально предполагалось, что «нитей» будет 80, но в 2009 году было решено увеличить их количество до 86; дополнительные сборки (DeepCore) располагаются в центре массива на расстоянии около 70 м друг от друга и предназначаются для регистрации нейтрино невысоких энергий. Несложно рассчитать, что на каждую из 86 «нитей» приходится по 60 оптических модулей.

Строительство обсерватории на Южном полюсе началось в 2004 году, а первые эксперименты были проведены в 2006-м. По словам учёных, оптические модули, которые после установки вмерзают в лёд, пока работают с завидной надёжностью: 98% находятся в идеальном состоянии, а ещё 1% всех устройств просто пригоден к эксплуатации.

Сейчас, когда детектор приобрёл законченный вид, учёные приступают к выполнению основной части научной программы IceCube. Её подготовительный этап уже принёс некоторые интересные результаты: недавно мы сообщали о том, что сотрудникам коллаборации удалось обнаружить неоднородность потока космического излучения. В этой работе были использованы данные по мюонам, которые образуются при взаимодействии высокоэнергетичных протонов с молекулами газов в атмосфере Земли. Такие «космические» мюоны будут создавать фон в главных экспериментах IceCube, но физики, как видим, сумели извлечь полезную информацию даже из фоновых событий.

Оптический модуль уходит под лёд:

Подготовлено по материалам Wisconsin State Journal.