IceCube-observatorium voltooit grote upgrade: Verhoogde gevoeligheid voor neutrino's en diepzee-seismometers geplaatst

Het IceCube Neutrino Observatorium, gevestigd op het Amundsen-Scott Zuidpoolstation, heeft met succes een omvangrijke infrastructuur-upgrade afgerond. Deze modernisering breidt de capaciteit om neutrino's met een lagere energie te detecteren aanzienlijk uit. Het project omvatte drie veldcampagnes die in 2023 van start gingen en begin 2026 werden voltooid, na het boren van gaten tot een diepte van meer dan 1,6 kilometer. Tijdens de werkzaamheden zijn meer dan 600 nieuwe, uiterst gevoelige optische sensormodules geïnstalleerd, verdeeld over zes nieuwe kabels. Hiermee komt het totaal aantal kabels in het array op 92, diep ingebed in één kubieke kilometer Antarctisch ijs.

De toegenomen dichtheid van de sensoren is van cruciaal belang voor het verbeteren van de gevoeligheid voor neutrino-oscillaties. Dit bevestigt de status van IceCube als de toonaangevende faciliteit voor metingen van atmosferische neutrino's over lange afstanden. De nieuwe modules, waaronder de multi-lamp digitale optische modules (mDOM) en de D-Egg, zijn twee tot drie keer gevoeliger dan hun voorgangers. Deze technologische vooruitgang stelt onderzoekers in staat om 15 jaar aan verzamelde gegevens opnieuw te analyseren, wat zal leiden tot nauwkeurigere metingen van neutrino-flavours en de samenstelling van kosmische straling. Volgens de National Science Foundation (NSF) verzekert deze upgrade de leidende positie van de Verenigde Staten op het gebied van neutrinofysica, vooruitlopend op de geplande uitbreiding naar IceCube-Gen2.

Naast het onderzoek naar neutrino's zijn er, in samenwerking met de United States Geological Survey (USGS), twee nieuwe seismometers geplaatst. Dit zijn de diepste sensoren die ooit zijn geïnstalleerd. Deze instrumenten bevinden zich op een diepte van meer dan 8.000 voet (ongeveer 2,5 kilometer) onder de ijskap van de Zuidpool. Ze maken gebruik van de extreem stille omgeving om de wereldwijde seismiciteit te monitoren en de structuur van de diepe aardlagen met ongekende helderheid te bestuderen. De inzet van deze instrumenten in januari 2026 breidt het vitale Global Seismographic Network van de USGS uit en is het resultaat van een partnerschap met de Universiteit van Wisconsin-Madison.

De seismometers zijn speciaal ontworpen om te overleven in omstandigheden van extreme kou en enorme druk, waarbij ze een druk tot 8.500 pond per vierkante inch moeten kunnen weerstaan. De verzamelde gegevens zullen bijdragen aan een betere wereldwijde paraatheid bij rampen, waaronder ondersteuning voor waarschuwingssystemen voor tsunami's en het monitoren van kernproeven. De succesvolle implementatie van deze instrumenten, waarbij gebruik is gemaakt van behuizingen die oorspronkelijk waren ontwikkeld voor IceCube-experimenten naar donkere materie, versterkt de langdurige geofysische monitoring op de Zuidpool.

De modernisering van IceCube, die ongeveer zeven jaar in beslag nam inclusief de ontwikkeling van nieuwe apparatuur, legt de basis voor de toekomstige expansie naar IceCube-Gen2. Dit vervolgproject is bedoeld als een uitbreiding van het huidige observatorium en zal bestaan uit drie onderdelen: een uitgebreid optisch array, een groter radio-array voor het detecteren van neutrino's met ultrahoge energie en een oppervlakte-array. Deze toekomstige faciliteit richt zich op het in kaart brengen van de hemel met hoogenergetische neutrino's in het bereik van TeV tot EeV. Dit moet antwoorden bieden op fundamentele vragen over de oorsprong van de meest energetische deeltjes in het universum en de grenzen van het Standaardmodel van de fysica testen. De succesvolle afronding van de huidige upgrade, die de gevoeligheid in het GeV-bereik verhoogt, garandeert de wetenschappelijke gemeenschap continuïteit in het onderzoek tot de uitrol van de volgende generatie detectoren.