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冰立方中微子天文台

九月 25, 2023

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]。

冰立方微中子觀測站
IceCube Neutrino Observatory
冰立方微中子觀測站的結構示意圖。
冰立方微中子觀測站
IceCube Neutrino Observatory的位置
組織威斯康辛大學
位置阿蒙森-斯科特南極站
座標89°59′24″S 63°27′11″W / 89.99000°S 63.45306°W / -89.99000; -63.45306坐标：89°59′24″S 63°27′11″W / 89.99000°S 63.45306°W / -89.99000; -63.45306
網址icecube.wisc.edu
望遠鏡
Telescope
Neutrino
位置
維基共享資源
[编辑维基数据]

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（英语：Antarctic Muon And Neutrino Detector Array），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 1TeV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]。

建設過程 编辑

 
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。

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

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。

分探测器 编辑

 
"Taklampa"， IceCube85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。

AMANDA 编辑

  • 南極緲子和微中子觀測陣列（英语：Antarctic Muon And Neutrino Detector Array）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 编辑

  • 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 编辑

  • 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 编辑

  • 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]。

參考資料 编辑

  1. ^ . 威斯康辛大學. 2009-06-30 [2009-10-15]. （原始内容存档于2010-03-14）. 
  2. ^ IceCube Quick Facts. 威斯康辛大學. [2015-01-12]. （原始内容于2014-12-27）. 
  3. ^ Abbasi, R.; Abdou, Y.; Abu-Zayyad, T.; Adams, J.; Aguilar, J.A.; Ahlers, M.; Andeen, K.; Auffenberg, J.; Bai, X. Calibration and characterization of the IceCube photomultiplier tube. Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment. 2010-06, 618 (1-3): 139–152 [2022-04-21]. Bibcode:2010NIMPA.618..139A. arXiv:1002.2442  . doi:10.1016/j.nima.2010.03.102. （原始内容于2022-06-16） （英语）. 
  4. ^ 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）. 
  5. ^ IceCube Neutrino Observatory. [2015-01-13]. （原始内容于2015-01-12）. 
  6. ^ IceCube Collaboration*. Evidence for High-Energy Extraterrestrial Neutrinos at the IceCube Detector. Science. 2013-11-22, 342 (6161): 1242856. ISSN 0036-8075. doi:10.1126/science.1242856 （英语）. 
  7. ^ Breakthrough in the search for cosmic particle accelerators: Scientists trace a single neutrino back to a galaxy billions of light years away. ScienceDaily. [2022-04-21]. （原始内容于2018-07-17） （英语）. 
  8. ^ IceCube - One hole done, 79 more to go. SpaceRef. [2022-04-21]. [失效連結]
  9. ^ . [2011-01-09]. （原始内容存档于2010-12-25）. 
  10. ^ World's largest neutrino observatory completed at South Pole (Dec. 17, 2010). [2015-01-13]. （原始内容于2015-01-13）. 
  11. ^ 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. （原始内容于2022-06-29） （英语）. 
  12. ^ IceCube looks to the future with PINGU. 2013-12-30. （原始内容于2015-10-06）. 
  13. ^ Gen2 Collaboration; Aartsen, M. G.; Ackermann, M.; Adams, J.; Aguilar, J. A.; Ahlers, M.; Ahrens, M.; Altmann, D.; Anderson, T. IceCube-Gen2: A Vision for the Future of Neutrino Astronomy in Antarctica. 2014 [2022-04-21]. arXiv:1412.5106  . doi:10.48550/ARXIV.1412.5106. （原始内容于2022-07-07）. 

外部連結 编辑

维基共享资源中相关的多媒体资源：冰立方中微子天文台
  • IceCube 官方網站  （美式英语）
  • 南極緲子和微中子觀測陣列 AMANDA 官方網站（页面存档备份，存于互联网档案馆）

九月 25, 2023
冰立方中微子天文台, 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, 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, 冰立方微中子觀測站icecube, neutrino, observatory冰立方微中子觀測站的結構示意圖, 冰立方微中子觀測站icecube, neutrino, observatory的位置組織威斯康辛大學位置阿蒙森, 斯科特南極站座標89,. 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 冰立方微中子觀測站IceCube Neutrino Observatory冰立方微中子觀測站的結構示意圖 冰立方微中子觀測站IceCube Neutrino Observatory的位置組織威斯康辛大學位置阿蒙森 斯科特南極站座標89 59 24 S 63 27 11 W 89 99000 S 63 45306 W 89 99000 63 45306 坐标 89 59 24 S 63 27 11 W 89 99000 S 63 45306 W 89 99000 63 45306網址icecube wbr wisc wbr edu望遠鏡TelescopeNeutrino位置維基共享資源 编辑维基数据 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 英语 Antarctic Muon And Neutrino Detector Array 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 1TeV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 目录 1 建設過程 2 分探测器 2 1 AMANDA 2 2 IceTop 阵列探测器 2 3 Deep Core 低能量扩展探测器 2 4 PINGU 3 參考資料 4 外部連結建設過程 编辑 nbsp 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 設置數量 累計數量2005年 1 12005 2006年 8 92006 2007年 13 222007 2008年 18 402008 2009年 19 592009 2010年 20 792010 2011年 7 862010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 分探测器 编辑 nbsp 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 AMANDA 编辑 南極緲子和微中子觀測陣列 英语 Antarctic Muon And Neutrino Detector Array 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 编辑 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m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 编辑 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 编辑 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 參考資料 编辑 IceCube Extreme Science 威斯康辛大學 2009 06 30 2009 10 15 原始内容存档于2010 03 14 IceCube Quick Facts 威斯康辛大學 2015 01 12 原始内容存档于2014 12 27 Abbasi R Abdou Y Abu Zayyad T Adams J Aguilar J A Ahlers M Andeen K Auffenberg J Bai X Calibration and characterization of the IceCube photomultiplier tube Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A Accelerators Spectrometers Detectors and Associated Equipment 2010 06 618 1 3 139 152 2022 04 21 Bibcode 2010NIMPA 618 139A arXiv 1002 2442 nbsp doi 10 1016 j nima 2010 03 102 原始内容存档于2022 06 16 英语 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 nbsp doi 10 1016 j nima 2009 01 001 英语 IceCube Neutrino Observatory 2015 01 13 原始内容存档于2015 01 12 IceCube Collaboration Evidence for High Energy Extraterrestrial Neutrinos at the IceCube Detector Science 2013 11 22 342 6161 1242856 ISSN 0036 8075 doi 10 1126 science 1242856 英语 Breakthrough in the search for cosmic particle accelerators Scientists trace a single neutrino back to a galaxy billions of light years away ScienceDaily 2022 04 21 原始内容存档于2018 07 17 英语 IceCube One hole done 79 more to go SpaceRef 2022 04 21 失效連結 IceCube Neutrino Detector COMPLETE 2011 01 09 原始内容存档于2010 12 25 World s largest neutrino observatory completed at South Pole Dec 17 2010 2015 01 13 原始内容存档于2015 01 13 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 nbsp doi 10 1016 j nima 2013 01 054 原始内容存档于2022 06 29 英语 IceCube looks to the future with PINGU 2013 12 30 原始内容存档于2015 10 06 Gen2 Collaboration Aartsen M G Ackermann M Adams J Aguilar J A Ahlers M Ahrens M Altmann D Anderson T IceCube Gen2 A Vision for the Future of Neutrino Astronomy in Antarctica 2014 2022 04 21 arXiv 1412 5106 nbsp doi 10 48550 ARXIV 1412 5106 原始内容存档于2022 07 07 外部連結 编辑维基共享资源中相关的多媒体资源 冰立方中微子天文台IceCube 官方網站 nbsp 美式英语 南極緲子和微中子觀測陣列 AMANDA 官方網站 页面存档备份 存于互联网档案馆 取自 https zh wikipedia org w index php title 冰立方中微子天文台 amp oldid 77919548, 维基百科，wiki，书籍，书籍，图书馆，

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