Dags för uppgradering av infrastrukturen vid IceCube

– Vi kommer att placera 700 nya optiska moduler i dessa hål. Modulerna kommer att inkludera förbättrade sensorer som kan samla in mer ljus, och kalibreringsenheter som hjälper oss att bättre förstå isen i vår detektor. Sensorerna kommer också att placeras närmare varandra, vilket kommer att bidra till att sänka energin hos de neutriner vi kan detektera.

– Det här är första gången vi verkligen uppgraderar detektorn sedan vi startade verksamheten.

Varför gör ni denna uppgradering just nu?

– När vi byggde IceCube 2004 var det ett helt nytt experiment, och vi var osäkra på vad vi skulle få se. Vi ville se hur det skulle fungera och om neutrinerna kunde upptäckas på den nivå vi förväntade oss. Vi har bedrivit fantastisk forskning under de senaste 15 åren, så det tog ett tag innan vi kände att vi behövde uppgradera detektorn. Med den här nya utvecklingen kan vi se händelser med något lägre energi, vilket kanske kan göra att vi ser nya klasser av neutrinoemittenter (källor där neutriner skapas, red.anm.). Det kommer också att hjälpa oss att förbättra våra mätningar av neutrinernas egenskaper.

– Och på Sydpolen är det egentligen bara några månader på året när man kan gå ut och göra något. Just nu är det sommar på Sydpolen, vilket är den tid man kan gå ut och borra.

Vad är neutriner och varför är det så intressant att mäta dem?

– En neutrino är en neutral, nästan masslös partikel – ungefär som en elektron med mindre massa och utan laddning. Vårt universum är fyllt av neutriner, de är faktiskt den näst vanligaste partikeln efter fotoner. Neutriner är verkligen intressanta eftersom de passerar genom materia utan att interagera särskilt mycket. Det gör dem svåra att upptäcka, men när man väl lyckas fånga dem betyder det att man kan se inuti mycket täta och extrema system i universum.

Vilka är fördelarna med att placera ett neutrinoteleskop vid Sydpolen, och vad har ni upptäckt hittills?

– Sydpolen är en idealisk plats för denna typ av detektor. Eftersom neutriner mycket sällan interagerar krävs en enorm mängd material för att kunna upptäcka dem. Isen vid Antarktis ger både den nödvändiga storleken och den optiska klarheten som krävs för att observera det svaga ljus som alstras när neutriner interagerar i isen. Därför är det viktigt att ha en detaljerad förståelse för isen: hur ljuset passerar genom den påverkar direkt vår förmåga att bestämma en neutrinos riktning och energi. Att förbättra denna förståelse är ett centralt mål för de kalibreringsanordningar som ingår i uppgraderingen av detektorn.

– IceCube har upptäckt det diffusa flödet av högenergiska astrofysiska neutriner och har sedan dess identifierat tre källor: blazaren TXS 0506+056 (en blazar är en mycket kompakt, extremt ljus och snabbt varierande galaktisk kärna, red. anm.), den aktiva galaxen NGC 1068 och emissioner från Vintergatan själv. Dessutom möjliggör detektorn sökningar efter ny fysik vid energier och över avstånd som ligger långt bortom vad som kan undersökas i markexperiment.

Den nya optiska utrustningen som sätts in i isen innehåller också kameror av svenskt ursprung – hur kommer det sig?

– Sverige har en lång historia inom IceCube. Vi är en av grundarna av AMANDA, som var föregångaren till IceCube. Sverige har byggt en tredjedel av de optiska modulerna som använts i IceCube, men en annan svensk specialitet är att bygga kameror. Vi byggde en kamera för den ursprungliga IceCube-detektorn och nu sänks sju svenska kameror ner i isen i samband med denna uppgradering.

– Kamerorna har ljuskällor som gör att vi kan se isen direkt och hur den ser ut med våra egna ögon. Då kanske kan vi koppla ihop vissa egenskaper som är synliga med kameran med det vi upptäcker vid kalibreringen. Det här är ett arbete som finansieras av Vetenskapsrådet och som har utförts vid Uppsala universitet och Stockholms universitet.

Vad hoppas ni kunna upptäcka med den nya utrustningen?

– Vi installerar alla sju strängarna i år – egentligen mellan nu och januari. Jag hoppas att vi kan se nya källor till neutriner med lägre energi. En bättre förståelse av isen gör det möjligt för oss att analysera 15 års data på nytt och öppnar dörren för upptäckten av nya högenergikällor.

– Vi kommer också att förbättra vår förmåga att mäta det stora antalet neutriner från vår atmosfär, vilket gör det möjligt för oss att mäta neutrinernas egenskaper. På så sätt är vi inte bara världens ledande neutrinoteleskop, utan också en allt mer kraftfull partikelfysikdetektor.

Anneli Björkman