Das Icecube South Pole Neutrino Observatory – kurz Icecube – ist seit knapp neun Jahren im Betrieb und hat seither spektakuläre wissenschaftliche Erfolge erzielt. 2013 konnten erstmals eindeutig Neutrinos aus dem All gemessen werden, seither wurden Neutrinos mit immer höherer Energie detektiert. 2018 konnte mithilfe des Icecube-Experiments und anderer Observatorien sogar der Weg eines dieser geisterhaften Teilchen aus einer fernen Galaxie bis zum irdischen Südpol nachverfolgt werden. In den kommenden Jahren wird der Icecube-Detektor erweitert und soll damit noch deutlich sensibler werden.

Messungen im Eis

Mit Icecube werden in einem Eisvolumen von rund einem Kubikkilometer hochenergetische Neutrinos gemessen. Da Neutrinos selbst keine Signale abgeben, vermisst man sehr genau die Bahn der Myonen, also der Elementarteilchen, die manchmal durch die Wechselwirkung der Neutrinos mit dem Eis entstehen. Da Myonen im Gegensatz zum Neutrino elektrisch geladen sind, erzeugen sie auf dem Weg durch das Eis einen charakteristischen Lichtkegel, die sogenannte Tscherenkow-Strahlung, und diese Strahlung kann von hochempfindlichen Detektoren gemessen werden. Derzeit verfügt Icecube über 5.160 solcher Detektoren, die an 86 Kabelsträngen eineinhalb bis zweieinhalb Kilometer tief ins Eis reichen.

Nun soll das Experiment um sieben zusätzliche Kabelstränge und 700 verbesserte Detektoren erweitert werden, um auch niedrigere Energien besser aufspüren zu können. Das 33 Millionen Euro schwere Upgrade soll helfen, die Eigenschaften von Neutrinos mit bisher unerreichter Genauigkeit zu vermessen und so grundlegende Prozesse im Universum, etwa die Physik in Galaxienkernen, besser zu verstehen, teilte das Karlsruher Institut für Technologie (KIT) mit, das an dem Projekt beteiligt ist. Im antarktischen Sommer 2022/23 soll die neue Technologie installiert und in Betrieb genommen werden.

Neuer Blick ins All

"Das Eis im und um den Detektor ist außergewöhnlich transparent, ideal zum Studium der Eigenschaften sehr schneller, also relativistischer Teilchen", sagte Andreas Haungs, Leiter der Icecube-Gruppe am KIT. "Icecube in seinen kommenden Ausbaustufen wird zusammen mit der Messung anderer Signale aus den Tiefen des Universums – wie der kosmischen Strahlung, den hochenergetischen Gamma-Quanten oder den Gravitationswellen – entscheidend dazu beitragen, die Rätsel um die Physik der höchstenergetischsten Prozesse in unserem Universum zu lösen", so Haungs.

Das Icecube-Neutrino-Observatorium befindet sich an der Amundsen-Scott-Südpolstation, direkt am geografischen Südpol. Das Wissenschaftsprogramm wird von der internationalen Icecube-Kollaboration mit mehr als 300 Wissenschaftern aus 52 Instituten in zwölf Ländern durchgeführt. Nach den USA ist Deutschland der größte Partner der Kollaboration. (red, 20. 7. 2019)