Weltweit größter Teilchendetektor am Südpol fertiggestellt

20.12.2010

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Nach knapp sechs Jahren Bauzeit und einem Jahrzehnt Vorbereitung wurde jetzt das Neutrino-Teleskop „IceCube“ fertiggestellt. Der größte Teilchendetektor der Welt besteht aus einem Kubikkilometer Eis, der mit höchstempfindlichen Lichtsensoren durchsetzt ist. Sie fangen die Spuren von Neutrinos aus dem Weltall auf, um durch diese Himmelsboten Informationen über weit entfernte Galaxien zu erhalten.

 

Neutrinos werden oft als Geisterteilchen bezeichnet, da sie große Mengen Materie unbeobachtbar durchdringen können. Der Nachweis erfordert daher gigantische Detektoren. IceCube wird nach Neutrinos aus viel weiter entfernten Quellen als unsere Sonne suchen: Zu den Forschungsobjekten zählen schwarze Löcher und die rätselhafte Dunkle Materie, die unser Universum erfüllt aber bisher nicht identifiziert werden konnte.

Das IceCube-Observatorium liegt unter der amerikanischen Amundsen-Scott-Station am geographischen Südpol. Für den Bau schmolzen die Wissenschaftler 86 über zweieinhalb Kilometer tiefe Bohrlöcher ins Eis und brachten dort Kabeltrossen mit jeweils 60 Glaskugeln ein. Die Kugeln umschließen hochempfindliche Lichtsensoren, die das schwache bläuliche Leuchten auffangen, das bei Neutrinoreaktionen entsteht. Ein Viertel dieser insgesamt über 5000 optischen Sensoren wurde durch deutsche Forschungsgruppen bereitgestellt und am Standort Zeuthen des Deutschen Elektronen Synchrotron (DESY) zusammengesetzt und getestet. Die Trossen sind so angeordnet, dass insgesamt ein Kubikkilometer des kristallklaren Tiefeneis der Antarktis mit Lichtsensoren bestückt ist. Nach dem Einbringen der Sensoren frieren die Löcher wieder zu, was die Technik unbeschadet übersteht. Die dann gemessenen Signale werden in der Zentralstation aufbereitetet und weltweit über Satellit an die Forschungsinstitute zur Analyse gesendet. Bereits während des Aufbaus lieferte IceCube Daten, deren Auswertung schon erste Ergebnisse brachte.

An dem internationalen Projekt ist auch eine 18 köpfige Arbeitsgruppe der RWTH beteiligt, die Univ.-Prof. Dr.rer.nat. Christopher Wiebusch leitet: „Mit IceCube haben wir die Möglichkeit, ein neues Fenster für die wissenschaftliche Beobachtung des Universums zu öffnen. Die erhoffte erstmalige Beobachtung hochenergetischer kosmischer Neutrinoquellen wäre eine Sensation und ermöglicht die Erforschung der extremsten Regionen des Universums. Hierbei könnten auch völlig überraschende Erkenntnisse in der Grundlagephysik zu Tage treten. Schon jetzt haben wir Neutrinos beobachtet, die über fast das 100-fache der Strahl-Energie verfügten wie sie beispielsweise der Teilchenbeschleuniger LHC in Genf messen kann. In Aachen sind wir für die Analyse der Daten gut vorbereitet - die nächsten Jahre versprechen sehr spannend zu werden.“

Das Projekt in der Antarktis wird von einem internationalen Konsortium aus 36 Forschungsinstitutionen mit 260 Wissenschaftlern aus acht Ländern betrieben. Die Leitung hat die National Science Foundation (USA) inne, die mit 279 Millionen Dollar den größten Teil der Baukosten übernommen hat. Den Beitrag der insgesamt neun deutschen Universitäten und Forschungseinrichtungen finanzierten das Bundesministerium für Bildung und Forschung, die Helmholtz-Gemeinschaft, die Deutsche Forschungsgemeinschaft sowie die beteiligten Universitäten, die ihre Grundausstattungen zur Verfügung stellten.