IceCube Größtes Teleskop der Welt nutzt Komponenten von Analog Devices

Begraben unter mehr als 2 km dickem Eis, auf einem der kältesten Kontinete unserer Erde, helfen Wandler und Verstärker von Analog Devices Wissenschaftlern am Südpol beim Aufbau des größten Teleskops der Welt.

Das unterirdische Teleskopprojekt mit dem Namen IceCube, das am Südpol bis 2011 erricht wird,  nutzt einen Kubikkilometer reines, transparentes Eis als teleskopisches „Fenster" oder Partikeldetektor, um das Universum nach seinen kleinsten bekannten Partikeln (Neutrinos) abzusuchen.

Dabei sollen Hochenergie-Neutrinos registriert werden, die mit den Elementarteilchen des Eises reagieren, wobei Elektronen, Myonen oder Tauonen erzeugt werden, welche mit Hilfe von hochempfindlichen optischen Sensoren (Photomultipliern) nachgewiesen werden können.

Am besten geeignet für eine Richtungsbestimmung der Neutrinos ist der Nachweis von Myonen. Die extrem seltene Kollision eines Myon-Neutrino mit einem Atom bewirkt die Abspaltung des Nukleus und die Umwandlung des Neutrino in ein Myon. Das Myon setzt die Spur des Neutrinos fort und setzt dabei einen Kegel blauen Lichts frei, der Tscherenkov-Strahlung genannt wird. Diese extrem schwache Lichtstrahlung wird durch Photomultiplier über 100 Millionen Mal verstärkt. Mithilfe der Ankunftszeiten des Lichts an den einzelnen Sensoren errechnen die Wissenschaftler, woher das den Effekt erzeugende Neutrino kam.

Das IceCube-Projekt soll Neutrinos von galaktischen oder extragalaktischen Objekten wie explodierende Sterne, Strahlenausbrüche (sogenannte Gamma Ray Bursts) und kataklysmische Phänomene aufzuspüren, um Schwarze Löcher und Neutronensterne nachzuweisen.

IceCube nutzt die Eisdecke der Antarktis als weltweit größtes instrumentalisiertes Volumen von Eis/Wasser. Neutrinos, welche die Eisdecke durchdringen, kollidieren mit Atomen und erzeugen dabei blaues Licht, welches von den digitalen, optischen Modulen (DOMs) von IceCube erfasst werden kann. Die Kabelstränge werden in mit heißem Wasser gebohrte Löcher versenkt; die Sensoren sitzen in Tiefen zwischen 1450 und 2450 Metern, wo durch den enormen Druck alle störenden Luftbläschen soweit komprimiert sind, dass sie für die Ausbreitung des Lichts keine Rolle mehr spielen.

Wandler und Verstärker von Analog Devices sind in über 5000 dieser DOMs installiert. Bei den DOMs handelt es sich um druckfeste Glaskugeln mit 13Zoll Durchmesser. Sie befinden sich unter dem Eis in einer Tiefe zwischen 1,5 und 2,5 km und sind an Kabeln angeschlossen. Über die nächsten 25 Jahre werden die im Eis installierten DOMs experimentelle Daten über Teilchenkollisionen aufspüren und die entsprechenden Daten übertragen.

Der komplette Ausbau des unterirdischen IceCube-Teleskops soll 2011 abgeschlossen sein. Die National Science Foundation hat die University of Wisconsin mit der Verantwortlichkeit beim Bau von IceCube betraut. Das Projekt ist eine Zusammenarbeit zwischen Forschern aus der ganzen Welt, darunter Teilnehmer aus Belgien, Deutschland, den Niederlanden, der Schweiz, Japan, Großbritannien, Neuseeland und Schweden.