Κυριακή 28 Δεκέμβρη 2008
ΡΙΖΟΣΠΑΣΤΗΣ
ΡΙΖΟΣΠΑΣΤΗΣ
ΕΝΘΕΤΗ ΕΚΔΟΣΗ: "7 ΜΕΡΕΣ ΜΑΖΙ"
ICECUBE
Ενα πραγματικά διαφορετικό τηλεσκόπιο

Οι κύριες εγκαταστάσεις του IceCube στην Ανταρκτική

NSF

Οι κύριες εγκαταστάσεις του IceCube στην Ανταρκτική
Στην παγωμένη Ανταρκτική, μια ομάδα επιστημόνων αντιπαλεύει τα στοιχεία της φύσης, καθώς προσπαθεί να ολοκληρώσει την κατασκευή ενός τελείως διαφορετικού τηλεσκοπίου, που από μόνο του δημιουργεί μια νέα κατηγορία. Πρόκειται για το IceCube (Αϊςκιουμπ), που σημαίνει κύβος πάγου, το μεγαλύτερο στον κόσμο τηλεσκόπιο νετρίνων. Το 2011 προβλέπεται ότι θα καταλαμβάνει ένα κυβικό χιλιόμετρο αιώνιων πάγων της Ανταρκτικής φτάνοντας σε μήκος (σ.σ. σωστότερα βάθος) τα 2.400 μέτρα.

Το IceCube είναι διεθνής προσπάθεια (κύριος εταίρος οι ΗΠΑ) για την κατασκευή ενός εξαιρετικά ευαίσθητου «ματιού» - ανιχνευτή προς το Διάστημα, που θα μπορεί να «βλέπει» μερικά από τα δυσκολότερα παρατηρήσιμα υποατομικά σωματίδια, τα νετρίνα. Τα σωματίδια αυτά είναι τόσο μικροσκοπικά και αλληλεπιδρούν τόσο λίγο με την υπόλοιπη ύλη καθώς ταξιδεύουν με ταχύτητα που πλησιάζει εκείνη του φωτός, ώστε μπορούν να διαπεράσουν ακόμα και έναν ολόκληρο πλανήτη! Τα νετρίνα παράγονται κατά το μετασχηματισμό νετρονίων σε άλλου είδους υποατομικά σωματίδια σε ορισμένες πυρηνικές αντιδράσεις. Παράγονται μέσα στον Ηλιο και στα άστρα που καταρρέουν καθώς «πεθαίνουν». Μαζί με τα φωτόνια είναι τα πιο κοινά σωματίδια στο σύμπαν.

Επειδή ταξιδεύουν σε ευθεία και δεν απορροφώνται από τα ουράνια σώματα, τα νεφελώματα, τη διαστρική και διαγαλαξιακή ύλη, τα νετρίνα είναι πολύ χρήσιμα ως φορείς πληροφορίας για αστρονομικά φαινόμενα υψηλής ενέργειας. Ειδικότερα, οι αστρονόμοι ενδιαφέρονται για τα νετρίνα που προέρχονται από εκρήξεις υπερκαινοφανών αστέρων (σουπερνόβα), εκλάμψεις ακτίνων γάμα, ακτινοβολία από υποτιθέμενες μαύρες τρύπες και άλλα ανάλογης κλίμακας φαινόμενα, που ευθύνονται για το μεγαλύτερο μέρος των κοσμικών ακτίνων που βομβαρδίζουν τη Γη. Ο αριθμός και η ενέργεια των νετρίνων που συσχετίζονται με αυτά τα φαινόμενα θα βοηθήσει να εξηγηθεί η φύση τους. Ταυτόχρονα, ίσως, συμβάλλει στην κατανόηση αρκετών προβλημάτων της πυρηνικής και σωματιδιακής φυσικής.

Ο σωλήνας μεταφέρει το θερμό νερό στην κεφαλή του γεωτρύπανου

NSF

Ο σωλήνας μεταφέρει το θερμό νερό στην κεφαλή του γεωτρύπανου
Το IceCube δεν ανιχνεύει απευθείας τα νετρίνα, αλλά το γαλάζιο φως που παράγεται στη σπάνια περίπτωση που κάποιο από τα πολλά νετρίνα που θα το διαπεράσουν τύχει να χτυπήσει πάνω σε κάποιο άτομο. Ακριβώς επειδή δεν αλληλεπιδρούν εύκολα με την ύλη χρειάζονται τεράστια όργανα για να εντοπιστούν και μελετηθούν. Το αποτέλεσμα της πρόσκρουσης ενός νετρίνου σε ένα άτομο είναι ένα μουόνιο, που καθώς διατρέχει τον εξαιρετικά διάφανο πάγο εκπέμπει τη γαλάζια λάμψη που ανιχνεύουν οι στρατηγικά τοποθετημένοι φωτοπολλαπλασιαστές (ανιχνευτές φωτονίων). Οι φωτοπολλαπλασιαστές είναι τοποθετημένοι μέσα σε σφραγισμένες σφαίρες, που με τη σειρά τους κρέμονται σαν χάντρες περασμένες σε καλώδια βυθισμένα στον πάγο, με την ψηλότερα βρισκόμενη σφαίρα να είναι σε βάθος 1.400 μέτρων και τη χαμηλότερα τοποθετημένη να είναι σε βάθος 2.400 μέτρων. Πολλά τέτοια καλώδια με σφαίρες τοποθετούνται σε ίσες αποστάσεις. Καθώς τα μουόνια διατηρούν την κατεύθυνση των νετρίνων από τα οποία παράχθηκαν, οι ανιχνευτές μπορούν να εντοπίσουν με ακρίβεια την πηγή προέλευσης του νετρίνου.

Δυστυχώς, για κάθε νετρίνο από αστρική πηγή, τα όργανα καταγράφουν ένα εκατομμύριο άλλα νετρίνα που προέρχονται από τις κοσμικές ακτίνες στην ατμόσφαιρα. Ακριβώς γι' αυτό, το IceCube δεν «κοιτάει» προς τον ουρανό, αλλά προς τη Γη, δηλαδή προς το βορρά, χρησιμοποιώντας τον όγκο του πλανήτη μας για να φιλτράρει το μεγαλύτερο μέρος από τα νετρίνα χαμηλότερης ενέργειας που παράγονται στην ατμόσφαιρα.

Η ειδική κεφαλή του γεωτρύπανου του IceCube καλύπτεται από χάλκινη σωλήνωση, μέσα από την οποία ρέει θερμό νερό για να λιώνει τον πάγο. Το νερό που παράγεται από το λιώσιμο του πάγου απάγεται μέσα από την κεφαλή και το σωλήνα του γεωτρύπανου

NSF

Η ειδική κεφαλή του γεωτρύπανου του IceCube καλύπτεται από χάλκινη σωλήνωση, μέσα από την οποία ρέει θερμό νερό για να λιώνει τον πάγο. Το νερό που παράγεται από το λιώσιμο του πάγου απάγεται μέσα από την κεφαλή και το σωλήνα του γεωτρύπανου
Η Ανταρκτική ήταν ο κατάλληλος τόπος για να κατασκευαστεί το IceCube επειδή διαθέτει τεράστιες ποσότητες πάγου υψηλής καθαρότητας. Σε βάθος 1,5 χιλιομέτρου, το γαλάζιο φως μπορεί να ταξιδέψει μέσα σε αυτόν τον πάγο έως και 100 μέτρα. Η μεγάλη πυκνότητα πάγου εξασφαλίζει ότι κάθε νετρίνο που θα συγκρουστεί με άτομο θα μετασχηματιστεί σε μουόνιο. Επιπλέον, ο πάγος της Ανταρκτικής έχει ελάχιστη ραδιενέργεια και, βέβαια, είναι... δωρεάν.

Οι ανιχνευτές του IceCube δεν είναι δυνατόν να βγουν για συντήρηση ή αναβάθμιση. Προβλέπεται να μείνουν μέσα στον πάγο για 25.000 χρόνια, όσο υπολογίζεται ότι θα κάνει το κομμάτι πάγου όπου είναι τοποθετημένοι να γλιστρήσει ως τις ακτές της Ανταρκτικής. Βέβαια το ερευνητικό πρόγραμμα δεν έχει διάρκεια χιλιάδων ετών, αλλά αρκετών δεκαετιών, ξεκινώντας όχι από το 2011, έτος ολοκλήρωσης του IceCube αλλά από τότε που τοποθετήθηκε η πρώτη σειρά ανιχνευτών, αφού ήδη από τότε ξεκίνησε η λήψη μετρήσεων, η καταγραφή και η επεξεργασία τους.

Στην κατασκευή του IceCube συμμετέχουν συνολικά 400 άνθρωποι, από τους οποίους όμως μόνο 3 ξεχειμωνιάζουν στην Ανταρκτική φροντίζοντας για τη λειτουργία και συντήρηση των συστημάτων (κυρίως των ηλεκτρονικών υπολογιστών). Το ανταρκτικό καλοκαίρι ο αριθμός αυτός αυξάνεται στους 48, δηλαδή περίπου το ένα τρίτο των 150 ανθρώπων, κυρίως ερευνητών, που διαμένουν τα καλοκαίρια στην Ανταρκτική.


Η σφαίρα με τον φωτοπολλαπλασιαστή (αισθητήρα φωτονίων) που χρησιμοποιεί το IceCube για την ανίχνευση των νετρίνων, πλήρως συναρμολογημένη

NSF

Η σφαίρα με τον φωτοπολλαπλασιαστή (αισθητήρα φωτονίων) που χρησιμοποιεί το IceCube για την ανίχνευση των νετρίνων, πλήρως συναρμολογημένη

Επιμέλεια:
Σταύρος ΞΕΝΙΚΟΥΔΑΚΗΣ
Πηγή: www.icecube.wisc.edu




Διαβάστε στο «Ρ»

Ο καιρός
Weather data from openweathermap.org