Если вы поднимете руку по направлению к солнцу, через нее пройдет миллиард нейтрино. Но до сих пор никто не увидел и не смог измерить ни одной из этих частиц.

Fueling discovery

Работая в самых жестких условиях на Земле, продукты Analog Devices помогают астрофизикам увидеть то, что еще никто никогда не видел: космические нейтрино.

Находящиеся в толще Антарктического льда на глубине 1.5 мили преобразователи данных и усилители Analog Devices помогают самому большому в мире детектору частоты под названием IceCube обнаруживать и измерять известные своей трудноуловимостью нейтрино.

“Компоненты Analog Devices находятся в самом сердце прибора, детектирующего столкновения нейтрино, и передают информацию в устройство обработки прямо изо льда, - говорит Майкл Дю Вернуа, менеджер по измерениям проекта IceCube в университете штата Висконсин, г. Мэдисон. – С самого начала мы были уверены в том, что компоненты Analog Devices справятся со своей задачей при рабочих температурах ниже -40°C”.

Поскольку после помещения прибора в ледяной пласт, перемещающийся примерно на тридцать футов в год, компоненты заменить уже нельзя, очень важно гарантировать их долговременную надежность. “Мы ожидаем, что компоненты продолжат работать еще на протяжении 20 лет, и в проекте IceCube следующего поколения также будут использованы продукты Analog Devices, - говорит Дю Вернуа”.

Измеряя неизмеримое

Невидимые, не имеющие заряда и практически невесомые, нейтрино перемещаются в космосе со скоростями света, легко проникая через стены и пласты льда. На построение обсерватории, позволившей бы увидеть их, было потрачено шесть лет и 279 миллионов долларов.

Экстремально низкие температуры, суровые рабочие условия и жесткие требования к габаритам существенно усложняли стоящую перед исследователями задачу. Однако ученые и инженеры из нескольких стран нашли способ пробурить дыры в шапке Антарктического льда. Для создания 86 отверстий глубиной от 1 до 2 км был использован специальный бур, подававший поток горячей воды с температурой 190 °F (примерно 87.7 °C) под давлением 1000 паскалей на кв. дюйм с интенсивностью 200 галлонов в минуту.

Затем команда исследователей поместила в отверстия более 5000 шарообразных измерителей размером с баскетбольный мяч. Эти сферические детекторы получили название “цифровые оптические модули” (digital optical module, DOM) и содержат высококачественные электронные компоненты, включая датчики, которые измеряют свет, излучаемый при ударе нейтрино о молекулы воды в составе льда. Усилители и преобразователи данных компании Analog Devices используется в интегрированной внутри DOM системе связи для оцифровки сигналов, чтобы защитить информацию при ее передаче на расстояние мили до поверхности льда.

Возвещая о новой эре

Принимая во внимание трудноуловимую природу нейтрино, количество частиц, обнаруженное IceCube (28 на сегодняшний день), удивило даже Фрэнсиса Хэлзена, главного исследователя обсерватории и профессора физики в университете штата Висконсин, г. Мэдисон.

“Мы, наконец, открыли поток нейтрино, проникающий из-за пределов атмосферы. Это знаменует собой рассвет новой эпохи в астрономии”. Так Хэлзен прокомментировал открытие, за которое обсерватория получила награду “Прорыв года, 2013” от журнала Physics World.

Ожидается, что космические нейтрино помогут пролить свет на темную материю — невидимую массу, которая занимает большую часть вселенной —а также природу космических лучей, вспышек сверхновых и других явлений, вызывающих появление этих частиц.

В то же время, характеристики IceCube на сегодняшний день уже превысили изначально заложенные в проект параметры, и детекторы продолжат собирать экспериментальные данные о столкновении частиц еще на протяжении 20 лет.

“Этот проект имел столько уникальных аспектов, к которым не могло подготовить никакое образование, - говорит Хэлзен. – Проблемы появлялись и требовали решения, но решение этих проблем было настоящим удовольствием”. 



Будьте в курсе новостей об инновациях за гранью возможного!

Ежемесячные или ежеквартальные обновления последних новостей и статей о продуктах ADI, инструментах проектирования, тренингах и событиях.


Подписаться на новостную рассылку




Вам будет также интересно почитать другие истории.     Посмотреть все >