Het IceCube Neutrino Observatory, beheerd door de Universiteit van Wisconsin-Madison (UW-M), gelegen op het zuidpoolstation Amundsen-Scott op Antarctica, is een van de meest ambitieuze neutrino-observatoria ter wereld. Achter dit observatorium staat de IceCube Collaboration, een internationale groep van 300 natuurkundigen uit 59 instellingen in 14 landen.

Dit observatorium vertrouwt op een kubieke kilometer ijs als bescherming tegen externe interferentie en is gewijd aan de zoektocht naar neutrino's. Deze vrijwel massaloze subatomaire deeltjes behoren tot de meest voorkomende in het universum en passeren voortdurend normale materie.

Door deze deeltjes te bestuderen hopen wetenschappers inzicht te krijgen in enkele van de meest gewelddadige astrofysische bronnen, zoals supernova's, gammaflitsen, samensmeltende zwarte gaten en neutronensterren, enz. De groep wetenschappers die de Amerikaanse regering moet adviseren over deeltjesfysica onderzoek staat bekend als het Particle Physics Project Prioritization Panel (P5).

In een recent conceptrapport, 'Pathways to Innovation and Discovery in Particle Physics', beval het P5-team een ​​geplande uitbreiding van IceCube aan. Deze aanbeveling is een van de vele aanbevelingen die de toekomst van het astrofysica- en deeltjesfysica-onderzoek bepalen.

Het rapport beveelt ook steun aan voor een afzonderlijk neutrino-experiment in Illinois, het Deep Underground Neutrino Experiment, samen met meerdere projecten bij de Large Hadron Collider van CERN, het Vera C. Rubin Observatorium, de Cherenkov Telescope Array, en de ontwikkeling van grondstations van de volgende generatie. -gebaseerde telescopen om de kosmische microgolfachtergrond (CMB) waar te nemen. Tot de P5-adviseurs behoren twee faculteitsleden van UW-Madison, Tulika Bose en Kyle Cranmer, en natuurkundigen van UW-Madison vervullen ook een leidende rol in de hierboven genoemde projecten.

Bose is een experimentele deeltjesfysicus die werkt aan het Compact Muon Solenoid-experiment bij de LHC. Haar onderzoek richt zich op de zoektocht naar exotische deeltjes, donkere materie en standaardmodelmetingen. Het onderzoek van Cranmer is op dezelfde manier gericht op de zoektocht naar exotische deeltjes en natuurkunde buiten het standaardmodel, waaronder het ATLAS-experiment bij de LHC. Samen met hun P5-collega's hebben de twee een groot deel van het afgelopen jaar de toekomst van de deeltjesfysica beoordeeld en projecten aanbevolen die het vakgebied vooruit zouden helpen.

Een van de belangrijkste zorgen van het P5-panel is hoe de federale overheid de beperkte financiering die zij aan deeltjesfysica-onderzoek in de komende tien jaar besteedt, kan maximaliseren. Dit is een van de belangrijkste redenen voor de aanbevolen IceCube-uitbreiding, in de volksmond ICECube-Gen2 genoemd. Zoals ze in hun rapport aangeven, zou een upgrade van het huidige observatorium een ​​relatief kosteneffectieve manier zijn om het vermogen van de wetenschappelijke gemeenschap om neutrino's te detecteren en analyseren te verbeteren:

"IceCube-Gen2 heeft ook sterke wetenschappelijke argumenten op het gebied van multi-messenger-astrofysica, samen met zwaartekrachtsgolfobservatoria... De Zuidpool, een unieke locatie die de wereldleidende wetenschap van CMB-S4 en IceCube-Gen2 mogelijk maakt, moet als een vooraanstaande positie worden gehandhaafd. site van de wetenschap om het Amerikaanse leiderschap op deze gebieden te kunnen voortzetten."

"Door gebruik te maken van nieuwe technologie en te profiteren van het briljante ijs dat we met steeds grotere precisie kunnen modelleren, kan IceCube-Gen2 het detectievolume met een factor acht uitbreiden tegen een prijs die vergelijkbaar is met die van IceCube", zegt Albrecht Karle, natuurkundige bij UW-Madison. professor die leiding geeft aan de IceCube-upgrade in een UW-M-persbericht.

Naast het ondersteunen van een IceCube-uitbreiding en andere grote experimenten, adviseerde het panel een verbeterd financieringsevenwicht tussen projecten van elke omvang, een agressiever onderzoeks- en ontwikkelingsprogramma dat zou kunnen leiden tot een deeltjesversneller van de volgende generatie, en het verbreden van de geavanceerde technologische beroepsbevolking van het land. . Bose gaf aan dat ze bijzonder enthousiast is over het vooruitzicht van een nieuwe deeltjesversneller, die zich mogelijk in de VS zou kunnen bevinden. "Ik ben enthousiast over de gedurfde langetermijnvisie die in het P5-rapport wordt gepresenteerd", zei ze. "Zo'n botser zou een ongeëvenaarde mondiale faciliteit zijn die nieuwe inzichten zal verschaffen in de mysteries van ons kwantumuniversum."

De aanbevelingen van het P5-panel worden nu beoordeeld door het High Energy Physics Advisory Panel (HEPAP), onderdeel van het Amerikaanse ministerie van Energie (DoE), dat naar verwachting op 8 december bijeen zal komen om de aanbevelingen te bespreken. Een online versie van het P5-rapport kunt u hier op de website van het DoE vinden, en een samenvatting van twee pagina's kunt u hier op de HEPAP-site vinden.

Aangeboden door Universe Today