Įsivaizduokite teleskopą, kuris savo mastais lenkia kartu sudėtus Empire State Building, Chicago Sears Tower ir Shanghai WTC dangoraižius. Būtent tokiomis statybomis šiuo metu užsiima astronomai – jie visą konstrukciją surinkinėja maždaug mylios gylyje po Antarktidos ledu. Tačiau šis teleskopas nėra nukreiptas į dangų: jo ašis „žvelgia“ į Žemės centrą.
Įsivaizduokite teleskopą, kuris savo mastais lenkia kartu sudėtus Empire State Building, Chicago Sears Tower ir Shanghai WTC dangoraižius. Būtent tokiomis statybomis šiuo metu užsiima astronomai – jie visą konstrukciją surinkinėja maždaug mylios (1,6 km) gylyje po Antarktidos ledu. Tačiau šis teleskopas nėra nukreiptas į dangų: jo ašis „žvelgia“ į Žemės centrą.
Wisconsin universitete JAV sukurtas „IceCube“ teleskopas ieškos neutrinų, kuriuos sugeneruoja vieni grėsmingiausių Visatos kataklizmų – gama spindulių pluoštai, supernovų sprogimai ir kiti įvykiai, įskaitant juodųjų skylių veiklą. Neutrinuose gali slypėti atsakymas į tai, kokia yra gamtoje didžiausią energiją turinčių dalelių kilmė ir kokia yra su jomis susijusių fizikinių procesų prigimtis.
Neutrinai yra neutralų krūvį turinčios subatominės dalelės, kurios išspinduliuojamos neutronams transformuojantis į protonus branduolinių reakcijų metų. Jie skrieja artimais šviesai greičiais, tiesiomis trajektorijomis šaltinio atžvilgiu ir yra tokios mažos, jog gali praskrieti pro bet kokią tvirtą medžiagą, tarsi tai būtų tuščia erdvė. Tačiau kaip tik todėl jas yra taip sunku detektuoti – jokia medžiaga neutrinams nedaro jokio rimčiau „apčiuopiamo“ poveikio. Mokslininkai astronominius eksperimentus pritaikant neutrinų matavimus planavo jau nuo šeštojo praėjusio amžiaus dešimtmečio, tačiau iki šiol technologiniai sunkumai neleido pastatyti pakankamai didelio dydžio observatorijos – dalelių detektoriai turi būti itin dideli, norint aptikti pakankamą neutrinų skaičių.
Vienas iš „IceCube“ skaitmeninių optinių modulių.
©NSF/University of Wisconsin
„IceCube“ montavimo darbai atliekami po labai storu ledo sluoksniu. Čia įrengiami tūkstančiai sferinių jutiklių – vadinamųjų skaitmeninių optinių modulių (angl. Digital Optical Modules, DOM). Panaudojant karšto vandens „grąžtus“, DOM moduliai patalpinami į lede ištirpdytas ertmes. Jie sukabinami ant specialių lynų, iš kurių kiekvienas laiko po 60 modulių, nuleistų į maždaug 1,4–2,4 km gylį. Vieną lyną su 60 DOM nuleisti gilyn trunka apie 11 valandų; kiekvienai gręžiamai skylei tenka ištirpdyti apie 800 kubinių metrų ledo. „IceCube“ detektuoja mėlynos šviesos blyksnius, atsirandančius neutrinui tiesiogiai susidūrus su ledo atomu. Kiekviename DOM integruotas atskiras kompiuteris – jais duomenys surenkami ir perduodami į paviršių.
Patalpinus jautriuosius „IceCube“ elementus po Pietų Ašigalio ledu, teleskopas bus apsaugotas nuo kosminių spindulių ir kitų foninių trukdžių. Detektorius įšaldžius po ledu, jie ten teoriškai išliks apie 25000 metų – tiek laiko prireiks, kad teleskopo įrengimo vieta „numigruotų“ link Antarktidos ledyno pakraščio. Mokslininkų komanda teleskopo darbą gali reguliuoti siųsdama jutikliams skirtus elektroninius signalus, tačiau realaus techninio aptarnavimo atlikti baigus įrengimo darbus nebus galima.
Mokslininkai mano, jog dauguma erdvėje skriejančių neutrinų susidarė maždaug prieš 15 milijardų metų, netrukus po Visatos gimimo. Jie taip pat kelia teoriją, jog dabartiniu metu neutrinų yra tiek daug, kad jie sudaro ištisą kosminės spinduliuotės foną – vadinamąją liekamąją Didžiojo Sprogimo spinduliuotę (angl. Big Bang afterglow). Naujus neutrinus generuoja atominės jėgainės, dalelių greitintuvai, branduolinės bombos, atmosferiniai reiškiniai ir, žinoma, supernovų sprogimai.
„IceCube“ gali tapti galingu įrankiu tamsiosios Visatos materijos paieškose – materijos, kurios egzistavimas numanomas pagal jos gravitacinį poveikį regimajai materijai. Astronomai teoretizuoja, jog tamsioji materija sudaro apie 80 % visos Visatos. Šiuo metu yra baigta apie 95 % teleskopo statybų darbų, kurie kainavo apie 271 milijoną dolerių. Tikimasi, jog darbą „IceCube“ pradės jau 2011 metais.
Parengta pagal: Building the World's Largest Telescope, a Mile Under Antarctic Ice (PopSci).
