Крупнейшую нейтринную обсерваторию IceCube модернизировали для поиска неуловимых частиц Вселенной

Обсерватория IceCube расположена на исследовательской станции «Южный полюс Амундсена-Скотта» в Антарктиде. Это единственная в своем роде нейтринная обсерватория, площадь которой составляет целый кубический километр. Она состоит из 5160 оптических сенсоров размером с баскетбольный мяч (цифровых оптических модулей), помещенных в лед на вертикальных тросах. Датчики регистрируют слабые вспышки черенковского излучения, возникающие при крайне редких взаимодействиях нейтрино высоких энергий из дальнего космоса с атомными ядрами во льду.

Теперь крупнейший детектор нейтрино на Земле стал еще мощнее. Работы по модернизации велись с декабря 2025 по январь 2026 года силами 450 ученых, представляющих 58 институтов из 14 стран. «Это обновление обеспечит лидерство в области физики нейтрино на долгие годы вперед, проложив путь к новым космическим открытиям», — подчеркнула программный директор IceCube Мэрион Дирикс. 

Новые цифровые оптические модули, разработанные в Технологическом институте Карлсруэ (Германия), размещены в 40-сантиметровые контейнеры в форме футбольного мяча вместе с дополнительными калибровочными датчиками. Кабельные жгуты соединяют модули и измерительные приборы в вертикальные цепочки длиной 1500 метров, напоминающие жемчужное ожерелье.

Каждая «цепочка» опускается в шахту глубиной около 2400 метров, пробуренную во льду. Весь этот процесс занимает около двух дней. После установки приборов шахты постепенно замораживаются, и, таким образом, компоненты детектора надолго погружаются в льды Антарктиды. Более плотное расположение новых модулей улучшает исследования и позволяет получать более точные данные о направлении, энергии и происхождении частиц. Таким образом, можно измерять сигналы при более низких энергиях, которые ранее были недостижимы. Как отмечают исследователи, в сочетании с новым наземным оборудованием модернизация также открывает новые возможности для измерения космических лучей высокой энергии.

«Это не только открывает новое окно во Вселенную, но и служит важной технологией и практическим испытанием для предлагаемого расширения обсерватории», — подчеркнул Ральф Энгель, глава Института физики астрочастиц Технологического института Карлсруэ. Ожидается, что дальнейшее улучшение IceCubе, запланированное на 2032 год, позволит увеличить скорость регистрации нейтрино в 10 раз и повысить чувствительность в пять раз.

Ранее исследователи объединили данные двух крупнейших экспериментов в США и Японии, получив наиболее точные на сегодняшний день сведения о свойствах нейтрино.

Фото на обложке: Stephan Richter, IceCube; Обработка: Beatrix von Puttkamer