IceCube Neutrino Observatory, som drivs av University of Wisconsin-Madison (UW-M), som ligger vid Amundsen-Scott South Pole Station i Antarktis, är ett av de mest ambitiösa neutrinobservatorierna i världen. Bakom detta observatorium finns IceCube Collaboration, en internationell grupp med 300 fysiker från 59 institutioner i 14 länder.
Detta observatorium förlitar sig på en kubikkilometer is för att skydda mot yttre störningar och är tillägnat sökandet efter neutriner. Dessa nästan masslösa subatomära partiklar är bland de vanligaste i universum och passerar ständigt genom normal materia.
Genom att studera dessa partiklar hoppas forskare få insikt i några av de mest våldsamma astrofysiska källorna – som supernovor, gammastrålningskurar, sammanslagna svarta hål och neutronstjärnor etc. Gruppen forskare som har till uppgift att ge råd till den amerikanska regeringen om partikelfysik forskning är känd som Particle Physics Project Prioritization Panel (P5).
I ett nyligen utkast till rapport, "Pathways to Innovation and Discovery in Particle Physics", rekommenderade P5-teamet en planerad expansion av IceCube. Denna rekommendation är en av flera som definierar framtiden för astrofysik och partikelfysikforskning.
Rapporten rekommenderar också stöd för ett separat neutrinoexperiment baserat i Illinois, kallat Deep Underground Neutrino Experiment, tillsammans med flera projekt vid CERNs Large Hadron Collider, Vera C. Rubin Observatory, Cherenkov Telescope Array och utvecklingen av nästa generations mark. -baserade teleskop för att observera den kosmiska mikrovågsbakgrunden (CMB). P5-rådgivarna inkluderar två UW–Madison-fakultetsmedlemmar, Tulika Bose och Kyle Cranmer, och UW–Madison-fysiker har också ledande roller i projekten som anges ovan.
Bose är en experimentell partikelfysiker som arbetar med Compact Muon Solenoid-experimentet vid LHC. Hennes forskning är inriktad på sökandet efter exotiska partiklar, mörk materia och standardmodellmätningar. Cranmers forskning är på liknande sätt fokuserad på sökandet efter exotiska partiklar och fysik bortom standardmodellen, som inkluderade ATLAS-experimentet vid LHC. Tillsammans med sina P5-kollegor tillbringade de två stora delar av det senaste året med att utvärdera framtiden för partikelfysik och rekommendera projekt som skulle hjälpa till att utveckla området.
En av P5-panelens främsta bekymmer är hur den federala regeringen skulle kunna maximera den begränsade finansiering som den allokerar till partikelfysikforskning under det kommande decenniet. Detta är en av huvudorsakerna till den rekommenderade IceCube-expansionen, i dagligt tal kallad ICECube-Gen2. Som de anger i sin rapport skulle en uppgradering till det nuvarande observatoriet vara ett relativt kostnadseffektivt sätt att förbättra forskarsamhällets förmåga att upptäcka och analysera neutriner:
"IceCube-Gen2 har också ett starkt vetenskapligt fall inom astrofysik med flera budbärare tillsammans med gravitationsvågobservatorier... Sydpolen, en unik plats som möjliggör den världsledande vetenskapen om CMB-S4 och IceCube-Gen2, måste upprätthållas som en ledande vetenskapsplats för att tillåta fortsatt amerikanskt ledarskap inom dessa områden."
"Genom att använda ny teknik och dra fördel av den briljanta isen som vi kan modellera med allt högre precision, kan IceCube-Gen2 utöka detekteringsvolymen med en faktor åtta till en kostnad som är jämförbar med IceCube", säger Albrecht Karle, en UW–Madison Physics professor som leder IceCube-uppgraderingen i ett pressmeddelande från UW-M.
Förutom att stödja en IceCube-expansion och andra stora experiment, rekommenderade panelen en förbättrad finansieringsbalans mellan projekt av alla storlekar, ett mer aggressivt forsknings- och utvecklingsprogram som skulle kunna leda till en nästa generations partikelaccelerator och att bredda landets avancerade tekniska arbetsstyrka . Bose indikerade att hon är särskilt upprymd över utsikterna till en ny partikelaccelerator, som potentiellt kan placeras i USA. "Jag är upprymd över den djärva långsiktiga visionen som presenteras i P5-rapporten", sa hon. "En sådan kolliderare skulle vara en oöverträffad global anläggning som kommer att ge nya insikter i vårt kvantuniversums mysterier."
P5-panelens rekommendationer granskas nu av High Energy Physics Advisory Panel (HEPAP), en del av U.S. Department of Energy (DoE), som är planerad att träffas den 8 december för att diskutera rekommendationerna. En onlineversion av P5-rapporten finns här på DoE:s webbplats, och en 2-sidig sammanfattning finns på HEPAP-webbplatsen här.
Tillhandahålls av Universe Today
