Forskere anbefaler, at IceCube skal være otte gange større

IceCube Neutrino Observatory, der drives af University of Wisconsin-Madison (UW-M), beliggende ved Amundsen-Scott South Pole Station i Antarktis, er et af de mest ambitiøse neutrinobservatorier i verden. Bag dette observatorium står IceCube Collaboration, en international gruppe på 300 fysikere fra 59 institutioner i 14 lande.

Dette observatorium er afhængig af en kubikkilometer is for at beskytte mod ekstern interferens, og er dedikeret til at søge efter neutrinoer. Disse næsten masseløse subatomære partikler er blandt de mest udbredte i universet og passerer konstant gennem normalt stof.

Ved at studere disse partikler håber forskerne at få indsigt i nogle af de mest voldelige astrofysiske kilder – såsom supernovaer, gammastråleudbrud, sammensmeltende sorte huller og neutronstjerner osv. Gruppen af ​​videnskabsmænd, der har til opgave at rådgive den amerikanske regering om partikelfysik forskning er kendt som Particle Physics Project Prioritization Panel (P5).

I et nyligt udkast til rapport, "Pathways to Innovation and Discovery in Particle Physics", anbefalede P5-teamet en planlagt udvidelse af IceCube. Denne anbefaling er en af ​​flere, der definerer fremtiden for astrofysik og partikelfysikforskning.

Rapporten anbefaler også støtte til et separat neutrinoeksperiment baseret i Illinois kaldet Deep Underground Neutrino Experiment sammen med flere projekter ved CERNs Large Hadron Collider, Vera C. Rubin Observatory, Cherenkov Telescope Array og udviklingen af ​​næste generations jord. -baserede teleskoper til at observere den kosmiske mikrobølgebaggrund (CMB). P5-rådgiverne omfatter to UW-Madison-fakultetsmedlemmer, Tulika Bose og Kyle Cranmer, og UW-Madison-fysikere har også ledende roller i ovennævnte projekter.

Bose er en eksperimentel partikelfysiker, der arbejder på Compact Muon Solenoid-eksperimentet på LHC. Hendes forskning er fokuseret på søgen efter eksotiske partikler, mørkt stof og standardmodelmålinger. Cranmers forskning er ligeledes fokuseret på søgen efter eksotiske partikler og fysik ud over standardmodellen, som inkluderede ATLAS-eksperimentet på LHC. Sammen med deres P5-kolleger brugte de to meget af det sidste år på at vurdere fremtiden for partikelfysik og anbefale projekter, der ville hjælpe med at fremme feltet.

En af P5-panelets hovedbekymringer er, hvordan den føderale regering kan maksimere den begrænsede finansiering, den allokerer til partikelfysikforskning i løbet af det næste årti. Dette er en af ​​hovedårsagerne til den anbefalede IceCube-udvidelse, i daglig tale kaldet ICECube-Gen2. Som de angiver i deres rapport, ville en opgradering til det nuværende observatorium være en relativt omkostningseffektiv måde at forbedre det videnskabelige samfunds evne til at opdage og analysere neutrinoer på:

"IceCube-Gen2 har også en stærk videnskabelig case inden for multi-messenger astrofysik sammen med gravitationsbølgeobservatorier... Sydpolen, et unikt sted, der muliggør den verdensførende videnskab af CMB-S4 og IceCube-Gen2, skal opretholdes som en førende videnskabssted for at tillade fortsat amerikansk lederskab på disse områder."

"Ved at bruge ny teknologi og drage fordel af den strålende is, som vi kan modellere med stadig højere præcision, kan IceCube-Gen2 udvide detektionsvolumenet med en faktor på otte til en pris, der kan sammenlignes med IceCube," sagde Albrecht Karle, en UW-Madison fysik professor, der leder IceCube-opgraderingen i en UW-M-pressemeddelelse.

Ud over at støtte en IceCube-udvidelse og andre store eksperimenter anbefalede panelet en forbedret finansieringsbalance mellem projekter af alle størrelser, et mere aggressivt forsknings- og udviklingsprogram, der kunne føre til en næste generation af partikelacceleratorer og en udvidelse af landets avancerede teknologiske arbejdsstyrke . Bose indikerede, at hun er særligt begejstret over udsigten til en ny partikelaccelerator, som potentielt kunne blive placeret i USA. "Jeg er begejstret over den dristige langsigtede vision, der præsenteres i P5-rapporten," sagde hun. "Sådan en kolliderer ville være en global facilitet uden sidestykke, der vil give ny indsigt i mysterierne i vores kvanteunivers."

P5-panelets anbefalinger bliver nu gennemgået af High Energy Physics Advisory Panel (HEPAP), en del af US Department of Energy (DoE), som er planlagt til at mødes den 8. december for at diskutere anbefalingerne. En onlineversion af P5-rapporten kan findes her på DoE's hjemmeside, og en 2-siders oversigt kan findes på HEPAP-siden her.

Leveret af Universe Today