本文發表在《大眾科學》的前部落格網路上,反映了作者的觀點,不一定代表《大眾科學》的觀點
編者注:歡迎來到 ANITA,南極瞬態脈衝天線! 從十月到十二月,凱蒂·穆爾裡將與 ANITA 合作團隊前往南極洲,建造併發射 ANITA III,這是一個科學氣球,它利用整個南極大陸進行中微子和宇宙射線的探測。 這是“冰上的中微子”系列文章的第三部分,記錄了這項工作。
我們正式有兩週沒見過日落了! 令人驚訝的是,這裡很容易進入日常狀態。 我們每週工作七天,以確保 ANITA 能夠按時準備就緒,所以每天都感覺一樣。
每天早上,我們起床後乘坐巴士前往 CSBF 長期漂浮氣球(LDB)設施。 它位於 埃裡伯斯山的陰影下,那是地球上最南端的活火山。 它總是在冒煙,提醒我們它是活的。 我們發現那裡比鎮上冷得多。 感謝我們所有的防寒裝備! 麥克默多站位於陸地上,而 LDB 則建在 羅斯冰架上。 在車程中,我們開車越過了兩者之間的邊界。
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當冰塊擠壓陸地時,會形成令人驚歎的壓力脊,隨著時間的推移,它們看起來像巨大的冰凍波浪。 這是海豹喜歡產崽的地方,因為它們可以透過山脊附近的裂縫爬出水面到冰面上。 上週我們碰巧在該地區看到了一隻新生海豹幼崽!
我們駐紮在一個飛機機庫裡。 當我們到達時,它是空的,但隨著集裝箱的到來,它一天天地裝滿了更多的裝置。
現在是開始建造的時候了! 這是實驗中最激動人心的階段之一。 吊艙(有效載荷的結構框架)最初是由數千根碳纖維管和金屬聯結器組成的。 它是從上到下構建的。 通訊裝置和太陽能電池板位於最頂端。 GPS 和通訊天線需要位於有效載荷的頂部,以便它們可以直接訪問衛星。 接下來是天線。 天線以徑向方式組織成 16 個“phi 扇區”,並向下傾斜 10 度朝向大陸。 這樣我們就可以看到冰面上的所有方向
ANITA 由 48 個寬頻天線(180-1200 MHz)和一個低頻天線(30-80 MHz)組成。 每個寬頻天線都有兩個饋源,一個水平和一個垂直。 垂直極化非常適合探測中微子,因為穿過南極冰的無線電訊號必須是垂直極化的,才能在不完全內部反射的情況下逃脫。 宇宙射線無線電發射主要是由空氣簇射中帶電粒子在地球磁場中水平移動引起的,因此水平極化非常適合探測它們。 來自所有天線的訊號都透過電纜連線到 ANITA“儀器箱”。
我們看到的訊號非常微弱。 如果冰面上有人碰巧啟動了汽車發動機,訊號可能會到達有效載荷,並且看起來非常像中微子訊號——因此,從訊號到達天線到資料記錄在儀器箱中,之間會發生很多事情。 射頻(無線電頻率)訊號首先透過一個放大器,然後透過一根長電纜,透過濾波器、分路器、更多放大器、更多電纜,然後進入我們的觸發和數字化系統。 所有這些元件都具有不同的特性(97 個通道!),需要在我們能夠說出我們的資料真正意味著什麼之前仔細校準。 我們透過將已知脈衝傳送到系統中並記錄另一端輸出的內容來做到這一點。 我們的資料分析取決於訊號的精確時間和幅度,因此校準至關重要。
麥克默多站是科學合作的好地方。 週日晚上,我們會聚集在廚房,聽取當地團體的科學講座。 在工作日,我們與其他科學團隊一起玩沙狐球,並與 CSBF 工作人員一起彈吉他。 鎮上週圍也有很多很棒的徒步路線。 徒步登上觀察山可以欣賞到麥克默多的壯麗景色。 我們還步行前往了斯科特小屋,該小屋自 1900 年代初期以來就得到了完美的儲存。 在一整天的科學研究和一生只有一次的娛樂機會之間,這裡幾乎沒有空閒時間。