アイス キューブ

Dark sector
ＡＭＡＮＤＡ

Ice Cube

南極点滑走路ドーム

http://icecube.wisc.edu

A NEW WINDOW
IceCubeは南極に設置された望遠鏡であり地球から宇宙を覗く 新しい窓 となるでしょう。その先駆けであるAMANDA（下記参照）のようにIceCubeは天体物理学の中で最も強烈な現象（例えば爆発する星や、ガンマ線バースト、ブラックホールや中性子星を含んだ現象など）を探索してくれるでしょう。
IceCube望遠鏡はダークマターを探索するための強力なツールとなっており、自然界における最も高いエネルギーの粒子の出所に関連した新しい物理的プロセスを明らかにしてくれるかもしれません。

ON THE UNIVERSE
立方キロメーターサイズの装置が必要だと予想しています。AMANDAは地球の北極の近くの大気の中で生じた高エネルギーのニュートリノの検知により、氷の中の望遠鏡の実行可能性を実証しました！AMANDAをその概念の根拠として、国際的な共同作業により、宇宙を深く見つめるためのIceCubeを構築しています。
何故宇宙をのぞくため、ニュートリノを使うのか？

IceCube望遠
鏡とその先駆けAMANDAは高エネルギーのニュートリノのソースを見つけるた
めに光学センサーを使用します。この図はAMANDAによって記録されたニュートリノイベントのオンラインディスプレイです。

ニュートリノは、放射性元素およびバイオンのような素粒子の崩壊によって生じます。他の粒子と異なり、ニュートリノは閉じ込めることが困難で反社会的といえます。ニュートリノのエネルギーと宇宙に開かれたこの 新しい窓 は光では運動量が、放射性の核の崩壊から見つからななく、ニュートリノと呼ばれる新奇な天文学のかった１９３０年には最初その存在が疑われていメッセンジャーを観測しています。IceCubeました。最後に観測された１９５５年まで、ニューはこの捕らえにくい素粒子が空間を通り抜けトリノは見つかりませんでした。これを発見したのるのを検出することで宇宙を調査しています。
はFrederick Reinesで、ノーベル賞を受賞してい１９５０年代より、科学者たちは高エネルギーます。２００１年に太陽の実験により、ニュートリノニュートリノを使用する天文学及び粒子物理の質量はごく僅かではあるものの０ではないとい学を行うためのケースを建築してきました。
うことが明らかになりました。この不可解な粒子
それにはキロメーターサイズの観測所が必は、未だに粒子物理学、宇宙物理学および宇宙要であり、大変なチャレンジといえました。
論の最新のトピックのままです。
科学者の国際的な共同作業により、最近１
この問題を抱えたニュートリノを天文学のメッセ０年間で最初の高エネルギーニュートリノ望ンジャーとして、ユニークで価値あるものとしてい遠鏡を建造し、始動することができました。２
るのは、弱い０００年に完成した,南極ミュオン・ニュートリノ相互作用
宇宙ニュートリノ源
検知配列（AMANDA)は、南極の氷冠の一加速器です。
光子部を粒子検出器にしたものです。AMANDA
陽子
遠い宇宙の彼あるいは強標的の科学者たちは、氷の深部に約７５０の光学烈な粒子と方より放射さセンサーを設置しました。これらのセンサー異なり、れたニュートリニュートリノによってニュートリノが氷を通る際に発生す光ニュートリノ
ノは地球や宇る僅かな光のフラッシュを検出します。このはそれらの北宙の物質を媒極地の氷にほどこしたセッティングは 現代
出所の深介とし南極の天文学の７つの驚異 （１９９９）の中で、陽子地球AMANDAが 最も不思議なもの として選ば 部から出現地下に埋め込ニュートリノし、妨害のれた理由の一つです。
まれたない宇宙を
エアシャワー ニュートリノ
ミュオン
IceCube望遠
IceCubeは今後どんどん氷を包含していく 横切って移IceCube 鏡へと直接動することでしょう。理論家たちは、遠く離れた天文物ミュオン
陽子入ってきます
理学的なソースを研究していくためには、が出来ます。
エアシャワー南IceCubeはニュートリノは星間磁場によって曲げられること
AMANDAがなく、長い年月をかけても減衰しません。この（黄色い円性質のためニュートリノを検出するのがずっと難しくなっています。そのため、十分な数のニュート柱）を含んでリノを見つけニュートリノの本質を知るためには、います。その巨大さにより、 非常に大きな装置が必要となります。
検出されたミュオン−見えないニュートリノをどうやって見るニュートリノの のか
起源を示し得私達の体を通るニュートリノは毎秒1兆個にもなる正確さと、りますが、生きている内にその影響を感じる人はニュートリノのいなません。私達は実際に南極下の大きな体積エネルギーを を持つ氷を使って、氷の原子に衝突した希少な測定できる能 ニュートリノを観測しようとしています。この衝突力の両方がにより、ミュオンという素粒子が飛び出します。巨 なぜ南極の氷なのか？
向上している。 大で透明な氷の中でミュオンは青い光を放射し、 ニュートリノ望遠鏡は次のようなものです：
ここでは、粒IceCubeの光学センサーはこの光を検出します。
ミュオンは元のニュートリノから運動方向を受け ・希少銀河ニュートリノと銀河外ニュートリノが子の軌跡に沿って時間の 継ぐため、ニュートリノがどこからきたのかがわ 通過する際にいくつかは相互作用するのに十かります。科学者がミュオン、またはニュートリノ 分な大きさ
経過を示し、・光が幅広く配置された光学センサーの配列を赤から紫まで の軌跡を再考できるのは、この光を検出すること 通れるのに十分な透明度の虹色でセン によってできることなのです。
・ニュートリノの光が妨害されないくらいの暗さ
サーに色をつ・南半球からの宇宙線の妨害を避けれるほどけています。の地球表面からの深さ・そして、建設できるくらいの安さ氷の暗い海や深い場所だけがこの制約に全て合います。すなわち、南極の氷はニュートリノを検出するのに最適なのです。例外的に、純粋で透明、さらに放射能もありません。地表から１マニュートリノのイル下、または暗い氷の中では、青い光は１００
衝突から出現しメートルかそれ以上突き進みます。事実、望遠鏡のためにさらなる遠隔地を見つけるのは困難たミュオンはです。しかし、AMANDAニュートリノのでの経験から、南軌道を受け継ぎ、センサーが 宇宙ニュートリノに対して何もできないIceCube 極が厳しい環境で検出できる青い によって多数のミュオンがみられるため、右上の あることより、そ光を放出します。図は複雑になっています。宇宙ニュートリノから の利点のほうが重要であること生まれるミュオンにとっては不運なことですが、がはっきりと実検出器の上空の大気では宇宙線によってミュオ証されてきましンが約１００万個以上生み出され、IceCubeはた。AMANDAとそれも検出してしまいます。それらを除くために IceCubeは：AMANDAとIceCubeのような望遠鏡は、ニュー南極の地図、 トリノはその他の物質との相互作用が非常に弱 ・氷の厚く安定した表面
南極リサーチの いという性質を利用しています。ニュートリノは地 から、船よりもずっとセンサーを展開できる。
USARC Atlas 球からの影響を受けることなく通り過ぎることの ・望遠鏡上に直接収容された電気機器の法提供。厚い氷に できる、唯一の素粒子として知られているため、 が、数マイル離れた遠方の海岸ステーション覆われた南極 ニュートリノを選別するフィルターとして地球を利 よりもずっとデータを集めることができる。
・そして、最近一新されたU.S. Amundsen用しAMANDAとIceCubeは地球越しに北部空はIceCubeに
Scott南極ステーションの組織を利用できる。
とって最高の場 を見ています。

所です。

氷に覆われたIceCubeは最も大きく最も耐久性のあるばかりでなく、１トンあたりがちょうど２５セントという破格の検出器です。
IceCubeでどのようにニュートリノを「のぞくのか」？
先駆けであるAMANDAのように、IceCubeの基本部分は、光を電気信号に変えるセンサーです。そのセンサーとは光電子増倍管で、ガラスの耐圧容器に覆われています：IceCubeでは５０００もの倍増管を配置しています。IceCubeに用いられている技術はAMANDAを進歩させたものです。IceCubeは、すべてのセンサーが科学者のオフィスにネットワークでつながっているという「賢電源、入出力電子機器い」センサーを光電子増倍管もって光学結合います！
ジェル
ガラス
IceCubeを耐圧容器
数キロにわたってセンサーが連続的につながったコンピュータであると考えても空想ではありません。
まるでビーズを糸に通すように６０もの光学モジュール(光電子増倍管入りガラス容器)を長い電気ケーブルに取り付けます。ケーブルは地表にある信号処理施設につながれています。この線を配置するために、掘削班は５メガワットもの温水ジェットを使い、０．５メートル強の半径、２４キロメートルの深さの穴を開けます。そして、穴の水が再び凍る前にセンサーをつけたケーブルを降ろします。IceCube
は、AMANDA建設時に発展させた掘削技術を利用することにより、６０の光学センサーをつけた８０ものケーブルを毎年配置し、これをAmundsenScott南極ステーションでの夏の掘削キャンプ暫定の氷穴に降りるため、装備を準備しているEva
Dahlberg

ちょうど６年間続け検出器を完成させるという意欲的なスケジュールを達成することができました。進歩したデジタルセンサー技術は望遠鏡の全体の大きさとあいまって、IceCubeの科学的な潜在能力をその先駆者であるAMANDAを超越したものに押し上げることでしょう。
果て無き開拓電荷を持たず、物質ともあまり反応しないニュートリノは、天文学の特別なメッセンジャーです。というのも、宇宙の端もしくはブラックホールの中心での強烈な天体現象の情報だけを直接運んでくれるからです。
天文学の歴史は、新しいエネルギー域での研究が全く予知できない出来事を常にもたらすことを示してきました。宇宙を新しい窓を通して見ることで、IceCubeは宇宙の理解を新たに開拓するような発見を約束します。

氷表面

雪層

IceCube

各光学モ
ジュールはガラスの対圧容器に内蔵された光電子増倍管で構成されます。

IceCubeは１立方ｋｍの体積を占めます。
ここでは、光学装置の８０の配列のうち１つを示しています。（数や大きさはおよその値です）

光学装置はビーズのように1列に電気ケーブルにつながれ、氷面下１５００ｍ以下で凍らされます。

AMANDAやIceCubeの科学者・エンジニア達は、これらのユニークな装置からデータを構築し、分析するだけが仕事ではありません。彼らは他の人たちが、彼らの感じた学習の喜びや発見の興奮を体感することが出来る様努力もしています。新しい装置の開発に伴う科学の発展と平行して、学生や一般の人達がそれを知り、参加する方法に改良が必要だと信じています。The IceCube Education Resource
Center （アイスキューブ教育資源センター）ではこれらの科学者達が優れた教育の資源を開発し、この粒子物理学の新しいフロンティアに興味をもった人々とコミュニケーションする方法を生みだすことの手助けをしています。
参加している機関

千葉大学, 日本

LEARNING

物理大学院
生Jodi
Cooley（右側）が高校物理学生に光電子増倍管チューブ（各グラスモジュールに収容された光学センサー）の作用を説明しているところ

DISCOVERY

教育と社会奉仕RESEARCH

Universite de Mons-Hainaut, Belguim
University of Alabama, USA
Clark Atlanta University, USA
University of California-Berkeley,USADESY-Zeuthen, Germany
University of Delaware, USA
Institute for Advanced Study, USALawrence Berkeley National Laboratory, USA University of Kansas, USA
University of Maryland, USA
South Pole Station, Antarctica
Southern University and A&M College, USA University of Pennsylvania, USA
University of Wisconsin-Madison, USA
Stockholm Universitet, Sweden
University of Wisconsin-River Falls, USAUniversitat Mainz, Germany
Uppsala Universitet, Sweden
Universitat Wuppertal, Germany
Vrije Universiteit Brussel, Belgium
Universite Libre de Bruxelles, Belgium

AMANDA/IceCubeを支援している機関
・GermaｎMinistry of Research and Education・German Research Foundation (DFG)
・Knut and Alice Wallenberg Foundation, Sweden
・National Fund for Scientific Research, Belgium
・Swedish Natural Science Research Council
・Swedish Polar Research Secretariat
・U.S. National Energy Research Scientific Computing Center(supported by the Office of Energy Research of the U.S. Department of Energy)

・U.S. National Science Foundation, Office of Polar Programs
・U.S. National Science Foundation, Physics Division

EDUCATION
http://icecube.wisc.edu/