Weltweit größtes Neutrino-Teleskop

Am 18. Dezember 2010 war es soweit: Das Neutrino-Teleskop "IceCube" wurde im tiefen Eis unter der US-amerikanischen Amundsen-Scott-Station am geografischen Südpol installiert. Es besteht aus einem Kubikkilometer Eis, das mit höchstempfindlichen Lichtsensoren durchsetzt ist. Die Sensoren fangen die Spuren von Neutrinos, sehr kleinen, neutral geladenen Elementarteilchen, aus dem Weltall auf.

Durch diese "Himmelsboten" hoffen die Wissenschaftler, Informationen über weit entfernte Galaxien zu erhalten. Neutrinos werden oft als Geisterteilchen bezeichnet, da sie große Mengen Materie, durchdringen können. Milliarden von ihnen prasseln pro Sekunde auf jeden Quadratzentimeter der Erdoberfläche und die meisten von ihnen durchdringen die Erde, ohne mit einem einzigen Atom zu kollidieren. Der Nachweis erfordert daher gigantische Detektoren.

Der größte Teilchendetektor der Welt

"IceCube" besteht aus 86 Kabeltrossen, an denen in Tiefen zwischen 1,45 und 2,45 Kilometern jeweils 60 Glaskugeln angebracht sind. Die Kugeln umschließen hochempfindliche Lichtsensoren, die das schwache bläuliche Leuchten auffangen, das bei Neutrinoreaktionen entsteht. Die Löcher, in die die Kugeln herabgelassen werden, werden mit 80 Grad Celsius heißem Wasser ins Eis geschmolzen.

Nachdem eine Trosse mit optischen Sensoren herabgelassen ist, friert das Loch innerhalb weniger Tage wieder zu. Die von allen Sensoren gemessenen Signale werden zur Zentralstation an der Oberfläche übertragen, dort aufbereitet und via Satellit an die Forschungsinstitute auf der Nordhalbkugel gesendet. Ein Viertel dieser insgesamt über 5.000 optischen Sensoren wurde durch deutsche Forschungsgruppen bereitgestellt und am Standort Zeuthen des Deutschen Elektronen-Synchrotrons (DESY) zusammengesetzt und getestet.

Schwarze Löcher und dunkle Materie

"IceCube" sucht nach Neutrinos aus Quellen, die viel weiter entfernt sind als unsere Sonne – Tausende bis Milliarden von Lichtjahren. Zu den Forschungsobjekten zählen schwarze Löcher, die im Zentrum von Galaxien sitzen und Materie wie in einem Mahlstrom in sich hineinziehen, sowie die rätselhafte Dunkle Materie, die unser Universum erfüllt, aber bisher nicht identifiziert werden konnte.

260 Wissenschaftler aus 36 Forschungsinstitutionen in acht Ländern sind an "IceCube" beteiligt. Neben Forschern aus den USA, Deutschland, Schweden und Belgien tragen auch Wissenschaftler aus Großbritannien, Japan, Neuseeland, Barbados und der Schweiz zur Datenanalyse bei. Die Leitinstitution des Projekts ist die University of Wisconsin in Madison, USA. Aus Deutschland sind beteiligt: das Deutsche Elektronen-Synchrotron DESY, die RWTH Aachen, die Humboldt-Universität zu Berlin, die Universitäten in Bochum, Bonn, Dortmund, Mainz und Wuppertal sowie das Max-Planck-Institut für Kernphysik in Heidelberg. Die deutschen Teilnehmer haben neben einem Viertel der optischen Module einen wesentlichen Teil der Empfangselektronik an der Eisoberfläche beigesteuert.

Autor: Andreas Ziemons (mit idw)
Redaktion: Jan Bruck