13.12.2013

IceCube-Entdeckung ist „Breakthrough of the Year“

Das renommierte britische Wissenschaftsmagazin „Physics World“ hat die Entdeckung der ersten hochenergetischen kosmischen Neutrinos durch die IceCube-Kollaboration zum größten wissenschaftlichen Durchbruch 2013 gekürt. Den IceCube-Wissenschaftlern gelang es, mit ihrem einen Kubikkilometer großen Detektor am Südpol zwischen Mai 2010 und Mai 2012 insgesamt 28 Neutrinos mit Energien oberhalb von 30 Tera-Elektronenvolt (TeV) einzufangen, zwei davon mit einer Energie von mehr als 1000 TeV. Erst vor einigen Wochen veröffentlichte die Forschergruppe diesen allerersten Nachweis höchstenergetischer astrophysikalischer Neutrinos im Fachjournal Science. Dieser Erfolg wurde jetzt von Physics World prämiert. „Die Möglichkeit, kosmische Neutrinos nachzuweisen, ist ein bemerkenswerter wissenschaftlicher Fortschritt, der Astronomen völlig neue Wege zur Erforschung des Kosmos bietet“, begründet Hamish Johnston, Redakteur von physicsworld.com, die Wahl der Journalisten. „Die Juroren der diesjährigen Auszeichnung waren aber ebenso beeindruckt von der Leistung der IceCube-Kollaboration, einen so riesigen und hochempfindlichen Detektor in einer derart abgelegenen und unwirtlichen Umgebung wie der Antarktis zu errichten und zu betreiben.“

IceCube besteht aus insgesamt 5160 lichtempfindlichen Nachweisgeräten, sogenannten Digitalen Optischen Modulen, die, an 86 Stahltrossen in bis zu 2,5 Kilometern Tiefe ins Eis eingeschmolzen, einen ganzen Kubikkilometer antarktisches Eis ausspähen. Sie vermessen die schwachen Lichtblitze, die eine äußerst seltene Kollision von Neutrinos mit dem antarktischen Eis erzeugt. Ziel des Experiments ist es, die fast masselosen Neutrinos als einzigartige Botenteilchen zu nutzen, um energiereiche Ereignisse im Weltall, wie etwa Supernovaexplosionen oder andere kosmische Teilchenbeschleuniger, aufzuspüren. Nach insgesamt sieben Jahren Bauzeit nimmt der Riesendetektor seit Ende 2010 in voller Größe seine Daten.

Das internationale IceCube-Team besteht aus rund 275 Wissenschaftlern aus elf Ländern. Aus Deutschland sind neben DESY neun Hochschulen beteiligt. Die deutschen Partner entwickelten und bauten nicht nur einen großen Teil der optischen Module und der Messelektronik für IceCube, auch bei der Datenanalyse selbst zählten sie zu den ersten, die auf diese höchstenergetischen Teilchen stießen. So analysierten zwei junge Promovierende in Aachen und Zeuthen für ihre Doktorarbeiten Daten des erst partiell installierten IceCube-Detektors und stießen hier auf die ersten Anzeichen eines Überschusses an hochenergetischen Neutrinos. Eine der beiden war Anne Schukraft, die für diese Analysen den Hertha-Sponer-Preis 2014 von der Deutschen Physikalischen Gesellschaft verliehen bekommt.

Seit 2011 sind die deutschen Astroteilchenphysiker in der Helmholtz-Allianz für Astroteilchenphysik vereint und widmen sich mit vereinten Kräften dem jungen Forschungsfeld an den Schnittstellen zwischen Astrophysik, Teilchenphysik, Astronomie und Kosmologie. Neben anderen astrophysikalischen Experimenten planen sie auch die Erweiterung ihres Eiswürfels: mit PINGU, einer Verdichtung der optischen Module im zentralen IceCube-Bereich, wollen die Wissenschaftler die Messempfindlichkeit für niedrige Neutrino-Energien erhöhen und Neutrino-Oszillationen messen. Und eine weitere Idee sieht die Vergrößerung des aktuellen Detektors um etwa 100 weitere DOM-Trossen vor, die, in einem weiten Gitter um IceCube angeordnet, den Detektor noch erheblich empfindlicher für jene höchstenergetischen Teilchen machen, die den IceCube-Forschern gerade den „Breakthrough of the Year 2013“ eingebracht haben.

Weiterführende Informatioen:

Pressemeldung zu den IceCube-Ergebnissen
Forschungs-Top Ten 2013 von Physics World
Freitag, 13.12., 17 Uhr: Google Hangout auf dem Physics World-Youtube-Kanal