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
IceCube Neutrino Observatory
冰立方微中子觀測站的結構示意圖。
冰立方中微子天文台在Earth的位置
冰立方中微子天文台
冰立方微中子觀測站
IceCube Neutrino Observatory的位置
組織威斯康辛大學
位置阿蒙森-斯科特南極站
座標89°59′24″S 63°27′11″W
網址icecube.wisc.edu
望遠鏡
Telescope
Neutrino
位置

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

的鑽孔設備 ,2009年12月。

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

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. Abbasi, R.; Abdou, Y.; Abu-Zayyad, T.; Adams, J.; Aguilar, J.A.; Ahlers, M.; Andeen, K.; Auffenberg, J.; Bai, X. . Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment. 2010-06, 618 (1-3): 139–152 [2022-04-21]. Bibcode:2010NIMPA.618..139A. arXiv:1002.2442可免费查阅. doi:10.1016/j.nima.2010.03.102. (原始内容存档于2022-06-16) (英语).
  4. Abbasi, R.; Ackermann, M.; Adams, J.; Ahlers, M.; Ahrens, J.; Andeen, K.; Auffenberg, J.; Bai, X.; Baker, M. . Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment. 2009-04, 601 (3): 294–316. Bibcode:2009NIMPA.601..294T. arXiv:0810.4930可免费查阅. doi:10.1016/j.nima.2009.01.001 (英语).
  5. . [2015-01-13]. (原始内容存档于2015-01-12).
  6. IceCube Collaboration*. . Science. 2013-11-22, 342 (6161): 1242856. ISSN 0036-8075. doi:10.1126/science.1242856 (英语).
  7. . ScienceDaily. [2022-04-21]. (原始内容存档于2018-07-17) (英语).
  8. . SpaceRef. [2022-04-21].
  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.; Abbasi, R.; Abdou, Y.; Ackermann, M.; Adams, J.; Aguilar, J.A.; Ahlers, M.; Altmann, D.; Auffenberg, J. . Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment. 2013-05, 711: 73–89 [2022-04-21]. Bibcode:2013NIMPA.711...73A. arXiv:1301.5361可免费查阅. doi:10.1016/j.nima.2013.01.054. (原始内容存档于2022-06-29) (英语).
  12. . 2013-12-30. (原始内容存档于2015-10-06).
  13. Gen2 Collaboration; Aartsen, M. G.; Ackermann, M.; Adams, J.; Aguilar, J. A.; Ahlers, M.; Ahrens, M.; Altmann, D.; Anderson, T. . 2014 [2022-04-21]. arXiv:1412.5106可免费查阅. doi:10.48550/ARXIV.1412.5106. (原始内容存档于2022-07-07).

外部連結

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