Erweiterter Teilchendetektor am Südpol soll Rätsel der Neutrino-Oszillationen lösen IceCube: Neutrino-Observatorium wird ausgebaut - scinexx | Das Wissensmagazin
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IceCube: Neutrino-Observatorium wird ausgebaut

Erweiterter Teilchendetektor am Südpol soll Rätsel der Neutrino-Oszillationen lösen

IceCube
Bis zu 2,5 Kilometer tief ins Südpol-Eis sind die Detektoren des Neutrino-Observatoriums IceCube eingelassen – jetzt sollen sie Zuwachs erhalten. ©IceCube/NSF, Martin Wolf

Upgrade in ewigen Eis: Der weltweit größte Teilchendetektor bekommt in den nächsten Jahren Zuwachs. Das Neutrino-Observatorium IceCube wird um 700 weitere, noch sensiblere Photodetektoren ergänzt, wie nun beschlossen wurde. Dadurch sollen der im Eis des Südpols liegende Detektor Neutrinos im niedrigen Energiebereich besser beobachten können und so helfen, das Rätsel der Neutrino-Oszillationen zu lösen.

Neutrinos gehören zu den Elementarteilchen, die noch immer viele Fragen aufwerfen. Denn obwohl in jeder Sekunde Billionen dieser „Geisterteilchen“ durch unseren Körper rasen, kollidieren sie nur sehr selten mit Atomen. Ungewöhnlich auch: Die Neutrinos kommen in drei Sorten vor und können sich im Flug von einer Art in eine andere umwandeln. Ungeklärt ist allerdings, warum bei diesen Neutrino-Oszillationen manchmal merkwürdige Abweichungen auftreten. Einige Physiker vermuten dahinter die Existenz einer vierten Neutrinosorte.

Photodetektor
Die neuen Photodetektoren sind segmentiert und noch sensibler als die alten. © Universität Münster/ Alexander Kappes

Viele Fragen offen

„Neutrinos sind die am wenigsten verstandenen Teilchen im Standardmodell der Teilchenphysik“, sagt Alexander Kappes von der Universität Münster. „Sie haben Eigenschaften, die das Standardmodell nicht erklären kann.“ Ein wichtiges Werkzeug, um diese Rätsel zu lösen, ist das Neutrino-Observatorium IceCube.

Mithilfe seiner 5.160 ins Südpol-Eis eingelassenen Detektoren haben Forscher vor einigen Jahren schon die ersten kosmischen Neutrinos nachgewiesen. Zudem konnten sie den Ursprung eines extrem energiereichen Neutrinos auf das aktive Schwarze Loch in einer fernen Galaxie zurückverfolgen. IceCube wies zudem nach, dass die energiereichen Geisterteilchen häufiger bei der Passage durch die Erde „geschluckt“ werden als energieärmere – das bestätigt das Standardmodell der Physik.

IceCube bekommt 700 zusätzliche Detektoren

Doch um den Neutrino-Oszillationen auf die Spur zu kommen, muss IceCube sensitiver auch für energieärmere Neutrinos werden. Deshalb wird der weltgrößte Teilchendetektor nun erweitert. Dafür werden in den kommenden Jahren rund 700 weitere Photodetektoren bis zu 1,5 Kilometer tief ins Südpoleis eingelassen. Die neuen optischen Module besitzen eine segmentierte Oberfläche und sind deutlich lichtempfindlicher als die bereits installierten.

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„Das IceCube-Upgrade soll nicht nur die Neutrino-Astronomie verbessern, sondern auch unser Wissen über das Neutrino selbst“, erläutert Timo Karg vom Deutschen Elektronensynchrotron (DESY) in Hamburg. Am DESY werden 225 der neuen Sensoren gebaut, 205 steuert die Michigan State University bei und rund 300 weitere Detektoren liefert die Universität Chiba in Japan.

Quelle: Deutsches Elektronensynchrotron (DESY)

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