Ο σωλήνας μεταφέρει το θερμό νερό στην κεφαλή του γεωτρύπανου, που λιώνει τον πάγο και ανοίγει την τρύπα στην οποία τοποθετείται η συσκευή ανίχνευσης νετρίνων. Στη συνέχεια η τρύπα γεμίζεται με νερό, που παγώνει φυσικά.
Μετά από πέντε χρόνια σκληρής δουλειάς στις εχθρικές περιβαλλοντικές συνθήκες του Νότιου Πόλου, στις 18 Δεκέμβρη ολοκληρώθηκε το πιο μεγάλο και παράξενο τηλεσκόπιο που έχει κατασκευαστεί. Πρόκειται για το IceCube (Αϊσκιουμπ), που σημαίνει κύβος πάγου, το μεγαλύτερο στον κόσμο τηλεσκόπιο νετρίνων. Καταλαμβάνει ένα κυβικό χιλιόμετρο αιώνιων πάγων της Ανταρκτικής φτάνοντας σε μήκος ή μάλλον ...βάθος, τα 2.450 μέτρα, όσο δηλαδή ένα ψηλό βουνό της Ελλάδας....
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.
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.
 |
| Η σφαίρα με τον φωτοπολλαπλασιαστή (αισθητήρα φωτονίων) που χρησιμοποιεί το IceCube για την ανίχνευση των νετρίνων, πλήρως συναρμολογημένη |
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 μιόνιο, 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 μιόνια 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.
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.
 |
| Ο «ήλιος του μεσονυκτίου» ανατέλλει πάνω από το εργαστήριο του IceCube στο Νότιο Πόλο |
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 μιόνιο. Επιπλέον, ο πάγος της Ανταρκτικής έχει ελάχιστη ραδιενέργεια και, βέβαια, παρέχεται και διατηρείται εντελώς 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 καιρό υπολογίζεται ότι θα χρειαστεί το κομμάτι πάγου όπου είναι τοποθετημένοι για να γλιστρήσει ως τις ακτές της Ανταρκτικής.
Οι ανιχνευτές του IceCube δεν είναι δυνατόν να βγουν για συντήρηση ή αναβάθμιση. Προβλέπεται να μείνουν μέσα στον πάγο για 25.000 χρόνια, όσο καιρό υπολογίζεται ότι θα χρειαστεί το κομμάτι πάγου όπου είναι τοποθετημένοι για να γλιστρήσει ως τις ακτές της Ανταρκτικής.
Οι επιστήμονες περιμένουν τα πρώτα δεδομένα από τη λειτουργία του τηλεσκοπίου την ερχόμενη Πρωτομαγιά.
Επιμέλεια:
Σταύρος ΞΕΝΙΚΟΥΔΑΚΗΣ
Πηγή: www.icecube.wisc. / eduedugate.gr
Σταύρος ΞΕΝΙΚΟΥΔΑΚΗΣ
Πηγή: www.icecube.wisc. / eduedugate.gr
