Radiobølger registrerer partikelbyger i en plastikblok

Når neutrinoer styrter ind i vandmolekyler i de flere milliarder tons is, der udgør detektoren ved IceCube Neutrino Observatory i Antarktis, mere end 5, 000 sensorer registrerer lyset fra subatomære partikler produceret af kollisionerne. Men som man kunne forvente, disse store eksperimenter kommer ikke billigt.

I et papir for nylig accepteret af Fysiske anmeldelsesbreve , et internationalt hold af fysikere, der arbejder ved Department of Energy's SLAC National Accelerator Laboratory, demonstrerede en billig måde at udvide IceCubes neutrinosøgning på.

Forskerne rettede en elektronstråle, der blev omdirigeret fra SLACs Linac Coherent Light Source (LCLS) ind i en stor blok af plastik for at efterligne neutrinoer, der kolliderer med is. Når en neutrino interagerer med is, det producerer en kaskade af højenergipartikler, der efterlader et spor af ionisering i deres kølvand. Det samme gør sig gældende for elektronkollisioner i plastikken.

For at opdage disse ioniseringsspor, holdet brugte en antenne til at kaste radiobølger fra dem. Dette skabte radarekkoer, der blev opfanget af yderligere antenner. Det var første gang, forskere har været i stand til at detektere radarekkoer fra en partikelkaskade.

Disse ekkoer bærer oplysninger om neutrinoer i et energiområde, der kan bygge bro mellem de neutrinoer med lavere energi, som IceCube opdager, og neutrinoerne med højere energi, der opdages af andre in-is- og ballonbaserede detektorer. At følge op på, forskerne håber at kunne bruge et lignende set-up til at detektere neutrinoer med et radioekko i Antarktis is. Hvis det lykkes, teknikken kunne i sidste ende give forskere mulighed for at udvide IceCubes energirækkevidde uden at bryde banken.