冰立方中微子天文台

冰立方微中子觀測站英語:,或簡稱)是一個位於阿蒙森-斯科特南極站微中子觀測站[1]這個計劃由威斯康辛大學所主導,集合了來自十多個國家超過300名科學家投入其中。[2]

冰立方微中子觀測站的結構示意圖。

觀測站的數千個探測器位於南極的冰層之下,分佈範圍超過一立方公里。類似其前身南極緲子和微中子觀測陣列,的組成包含帶有光電倍增管的球型數位光學模組(DOM)[3],以及數據擷取面板。光學模組佈署在86條深度介於1450到2450公尺深的觀測鍊上,觀測到的資料由則面板傳送位於陣列之上的計算中心。[4] 被設計作用來觀測能量約 1TeV微中子,以用來研究宇宙中極高能量的天文物理現象。的建造完成於2010年12月8日。[5]

DOM模块被部署成每条有六十个模块的“链条”放在从1450米到2450米深度范围,用热水钻头融化冰来钻孔。的目的是寻找在TeV的范围内中微子的点源,探索能量最高的天体物理过程。

2013年11月,研究團隊宣佈已觀測到28個有可能来自于太陽系之外的微中子。[6]

2018年7月12日,冰立方微中子天文台第一次成功確認高能宇宙中微子的來源。[7]

建設過程

冰立方微中子觀測站的只能於夏季進行建造,永晝的11月到2月使工程能二十四小時持續進行。最初的建設始於2005年,第一條觀測鏈被埋設以確認光學模組能正確運作。[8]之後2005年到2006年夏季期間完成另外8條觀測鏈,使成為全球最大的中微子探测器

的鑽孔設備 ,2009年12月。
設置數量 累計數量
2005年 1 1
2005–2006年 8 9
2006–2007年 13 22
2007–2008年 18 40
2008–2009年 19 59
2009–2010年 20 79
2010–2011年 7 86

2010年12月17日完成全部86條觀測鏈的設置[9][10]。建筑成本接近3亿美元。

分探测器

"Taklampa", 85號坑的其中一個DOM(數字光學模塊)。

冰立方中微子观测站是由主阵列与几个分探测器组成。

AMANDA

  • 南極緲子和微中子觀測陣列是被建造的第一个部分,它充当了的概念验证。AMANDA于2009年5月关闭[11]

阵列探测器

  • 阵列探测器,是冰川的表面上的一系列的切伦科夫探测器,每个链大约具有两个以上的检测器。用作宇宙射线淋浴检测器,用于宇宙射线组合物的研究和重合事件的测试:如果μ介子已经被观察到经过,它不可能与在冰中的一个中微子相互作用。

低能量扩展探测器

  • 低能量扩展探测器,是阵列的仪器密集的区域,延伸到低于100 GeV的可观察到的能量。链被部署在更大阵列的中心位置(在表面平面),深入到底部阵列(从1760到2450米之间的深度)中最清澈的冰。在从1850米到2107米的深度之间是没有的DOM(数字光学模块),因为冰没有这些层的清澈。

PINGU

  • PINGU(精密冰立方中微子觀測站下一代升级),是一个计划中的扩展,将检测到低能量中微子(〜GeV),用于包括确定中微子质量等级,检测陶中微子,并寻找大質量弱相互作用粒子湮灭[12]。,作为一个更大观测站的远景规划已经被提出了[13]

參考資料

  1. . 威斯康辛大學. 2009-06-30 [2009-10-15]. (原始内容存档于2010-03-14).
  2. . 威斯康辛大學. [2015-01-12]. (原始内容存档于2014-12-27).
  3. R. Abbasi; et al. (IceCube Collaboration). . Nuclear Instruments and Methods A. 2010, 618: 139–152. Bibcode:2010NIMPA.618..139A. arXiv:1002.2442. doi:10.1016/j.nima.2010.03.102.
  4. R. Abbasi; et al. (IceCube Collaboration). . Nuclear Instruments and Methods A. 2009, 601: 294–316. Bibcode:2009NIMPA.601..294T. arXiv:0810.4930. doi:10.1016/j.nima.2009.01.001.
  5. . [2015-01-13]. (原始内容存档于2015-01-12).
  6. . Science. 2013, 342 (6161): 1242856–1242856. ISSN 0036-8075. doi:10.1126/science.1242856.
  7. . [2018-07-17]. (原始内容存档于2018-07-17).
  8. K. Hutchison. (新闻稿). Antarctic Sun. 2005-10-24 [2009-10-15].
  9. . [2011-01-09]. (原始内容存档于2010-12-25).
  10. . [2015-01-13]. (原始内容存档于2015-01-13).
  11. Aartsen, M.G.; 等. . Nucl.Instrum.Meth. 2013, A711: 73–89. Bibcode:2013NIMPA.711...73A. arXiv:1301.5361. doi:10.1016/j.nima.2013.01.054.
  12. . 2013-12-30. (原始内容存档于2015-10-06).
  13. . arXiv. 2014-12-18. (原始内容存档于2016-01-12).

外部連結

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