關於支援科學新聞
如果您喜歡這篇文章，請考慮透過 訂閱來支援我們屢獲殊榮的新聞報道。透過購買訂閱，您正在幫助確保關於塑造我們當今世界的發現和想法的具有影響力的故事的未來。
在南極附近的冰層下數千米處，坐落著有史以來建造的最不尋常的天文臺之一。該儀器的神經系統由86串光探測器組成，像超大串珍珠一樣延伸到冰蓋中。每串都配備了60個籃球大小的探測器，覆蓋了地表以下1450米至2450米的深度。而天文臺的主體是冰本身，這是一種儲量豐富且具有驚人自然透明度的介質。
這個儀器，被稱為冰立方，總共跨越了一立方千米的冰。多年來，科學家們一直在使用部分建成的天文臺收集資料，但在12月18日，第86根也是最後一根探測器串被放入到位，標誌著這個估計耗資2.7億美元的專案的建設完成。據通訊經理勞雷爾·巴克說，該天文臺可能會在四月份開始全速執行。
冰立方的任務是觀測來自諸如超新星和伽馬射線暴等劇烈宇宙事件的高能中微子。中微子是一種奇特的粒子——電中性，並且不願與其他粒子發生太多相互作用，它們從災難性的起源處飛速穿過星際介質，並且可以毫髮無損地穿過地球。（它們也來自太陽等更平凡的來源。）正如伽馬射線和X射線天文臺已經做的那樣，冰立方應該為宇宙中最高能量的過程提供一個新的觀測視角。例如，捕獲來自核心坍縮超新星的中微子的蹤跡，其中一些超新星以中微子的形式發出超過99%的能量，這將使天體物理學家更清楚地瞭解恆星死亡的機制。
冰立方利用了中微子的滑脫性，利用地球作為更具相互作用的粒子的過濾器。從南極，天文臺搜尋從北部天空飛來的粒子；一些撞擊地球上的原子，一些直接穿過地球，還有極少數幾乎完全穿過地球，而是在南極冰層最後幾公里處撞擊一個原子。
當一箇中微子撞擊冰立方立方公里範圍內的原子時，它會釋放出高速帶電的次級粒子，如μ子，這些次級粒子以短暫的閃光照亮透明的冰。冰立方的探測器陣列，總共超過5000個，可以根據次級粒子的軌跡來確定中微子的來源。（北部天空的中微子從基岩向上穿過探測器，朝向冰的表面。）中微子天文學的優點是，由於中微子是中性的，粒子可以沿直線追溯到其起源點。
冰立方還可以探測到更多來自宇宙射線撞擊地球大氣層產生的本地中微子和μ子。這些粒子本質上構成了科學家們必須過濾掉以找到遙遠的天體物理中微子源的背景，但它們本身也帶來了一些驚喜。“我們已經做出了完全令人困惑的觀察，即來自指向天空中最強的伽馬射線發射器船帆座方向的過量銀河宇宙射線到達地球，”威斯康星大學麥迪遜分校的物理學家弗朗西斯·哈爾曾說，他是該專案的首席研究員。由於宇宙射線是帶電的，它們的入射軌跡應該會被銀河系的磁場攪亂，因此宇宙射線圖上的任何熱點都需要解釋。
隨著全功率天文臺的到位，這種解釋，以及對整個宇宙中高能量天體物理現象的更好解釋，可能會在未來幾年內實現。“到目前為止，冰立方的一大優勢是，隨著探測器尺寸的增加，我們一直在收集資料，” 哈爾曾在最後一個孔被鑽好時說。“然而，能夠最終擁有一個穩定的儀器，我們可以對其進行校準和微調，而無需進行任何進一步的重大更改，這將是很棒的。因此，一旦慶祝活動結束，我們將開始為長期、穩定、不間斷的資料採集做準備。”