冰立方微中子觀測站 (英語:IceCube Neutrino Observatory ,或簡稱IceCube )是一個位於阿蒙森-斯科特南極站 的微中子觀測站 [ 1] 。這個計劃由威斯康辛大學 所主導,集合了來自十多個國家超過300名科學家投入其中[ 2] 。
事实速览 冰立方微中子觀測站 IceCube Neutrino Observatory, 組織 ...
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觀測站的數千個探測器位於南極的冰層之下,分佈範圍超過一立方公里。類似其前身南極緲子和微中子觀測陣列 (AMANDA),IceCube 的組成包含帶有光電倍增管 的球型數位光學模組(DOM)[ 3] ,以及數據擷取面板。光學模組佈署在86條深度介於1450到2450公尺深的觀測鍊上,觀測到的資料由則面板傳送位於陣列之上的計算中心[ 4] 。IceCube 被設計作用來觀測能量約1 TeV 的微中子 ,以用來研究宇宙中極高能量的天文物理現象。IceCube 的建造完成於2010年12月8日[ 5] 。
DOM模块被部署成每条有六十个模块的“链条”放在从1450米到2450米深度范围,用热水钻头融化冰来钻孔。IceCube 的目的是寻找在TeV的范围内中微子的点源,探索能量最高的天体物理过程。
2013年11月,研究團隊宣佈IceCube 已觀測到28個有可能来自于太陽系 之外的微中子[ 6] 。
2018年7月12日,冰立方微中子天文台第一次成功確認高能宇宙中微子 的來源[ 7] 。
IceCube 的鑽孔設備 ,2009年12月。
冰立方微中子觀測站的只能於夏季進行建造,永晝 的11月到2月使工程能二十四小時持續進行。最初的建設始於2005年,第一條觀測鏈被埋設以確認光學模組能正確運作。[ 8] 之後2005年到2006年夏季期間完成另外8條觀測鏈,使IceCube 成為全球最大的中微子探测器 。
更多信息 設置數量, 累計數量 ...
設置數量
累計數量
2005年
1
1
2005–2006年
8
9
2006–2007年
13
22
2007–2008年
18
40
2008–2009年
19
59
2009–2010年
20
79
2010–2011年
7
86
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2010年12月17日完成全部86條觀測鏈的設置[ 9] [ 10] 。建筑成本接近3亿美元。
"Taklampa", IceCube 85號坑的其中一個DOM(數字光學模塊)。
冰立方中微子观测站是由主阵列与几个分探测器组成。
南極緲子和微中子觀測陣列 是被建造的第一个部分,它充当了IceCube 的概念验证 。AMANDA于2009年5月关闭[ 11] 。
IceTop 阵列探测器,是冰川的表面上的一系列的切伦科夫探测器 ,每个IceCube 链大约具有两个以上的检测器。IceTop 用作宇宙射线淋浴 检测器,用于宇宙射线组合物的研究和重合事件的测试:如果μ介子 已经被观察到经过IceTop ,它不可能与在冰中的一个中微子相互作用。
Deep Core 低能量扩展探测器,是IceCube 阵列的仪器密集的区域,延伸到低于100 GeV 的可观察到的能量。Deep Core 链被部署在更大阵列的中心位置(在表面平面),深入到底部阵列(从1760到2450米之间的深度)中最清澈的冰。在从1850米到2107米的深度之间是没有Deep Core 的DOM(数字光学模块),因为冰没有这些层的清澈。
PINGU(精密冰立方中微子觀測站下一代升级),是一个计划中的扩展,将检测到低能量中微子(〜GeV),用于包括确定中微子质量等级,检测陶中微子 ,并寻找大質量弱相互作用粒子 湮灭 [ 12] 。IceCube-Gen2 ,作为一个更大观测站的远景规划已经被提出了[ 13] 。
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Abbasi, R.; Ackermann, M.; Adams, J.; Ahlers, M.; Ahrens, J.; Andeen, K.; Auffenberg, J.; Bai, X.; Baker, M. The IceCube data acquisition system: Signal capture, digitization, and timestamping . Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment. 2009-04, 601 (3): 294–316. Bibcode:2009NIMPA.601..294T . arXiv:0810.4930 . doi:10.1016/j.nima.2009.01.001 (英语) .
Aartsen, M.G.; Abbasi, R.; Abdou, Y.; Ackermann, M.; Adams, J.; Aguilar, J.A.; Ahlers, M.; Altmann, D.; Auffenberg, J. Measurement of South Pole ice transparency with the IceCube LED calibration system . Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment. 2013-05, 711 : 73–89 [2022-04-21 ] . Bibcode:2013NIMPA.711...73A . arXiv:1301.5361 . doi:10.1016/j.nima.2013.01.054 . (原始内容存档 于2022-06-29) (英语) .