Telescopul ascuns sub gheața Antarcticii care privește prin Pământ. Cum detectează particulele ce traversează întreaga planetă

La aproape doi kilometri și jumătate sub gheața Antarcticii funcționează unul dintre cele mai neobișnuite observatoare construite vreodată de omenire. Nu are oglinzi, lentile sau camere foto, iar în loc să privească spre cer, „se uită” prin Pământ pentru a detecta unele dintre cele mai misterioase particule din Univers.

Instalația, cunoscută sub numele de IceCube, transformă un volum uriaș de gheață într-un detector capabil să observe neutrinii, particule atât de greu de detectat încât miliarde dintre ele traversează corpul fiecărui om în fiecare secundă fără să lase vreo urmă. Tocmai această proprietate le face extrem de valoroase pentru astronomi, deoarece pot transporta informații din regiuni ale Universului inaccesibile telescoapelor clasice, scrie Space Daily.

Cum a fost transformată gheața Antarcticii într-un detector uriaș

Observatorul IceCube este amplasat în apropierea stației Amundsen-Scott de la Polul Sud și ocupă aproximativ un kilometru cub de gheață. În interiorul acestui volum au fost instalate 5.160 de module optice, distribuite pe 86 de cabluri verticale coborâte între aproximativ 1.450 și 2.450 de metri adâncime.

Fiecare modul este o sferă de sticlă care adăpostește un fotomultiplicator extrem de sensibil și electronica necesară pentru înregistrarea celor mai slabe impulsuri luminoase. După instalare, puțurile forate în gheață au înghețat din nou, fixând definitiv senzorii în poziție.

Vezi și:

Montarea repartitoarelor în apartament. Ce spune legea în 2026 şi când vor fi obligatorii în România

Spre deosebire de un telescop optic, IceCube nu fotografiază obiecte cerești. Rolul său este să surprindă rarele momente în care un neutrino interacționează cu atomii din gheață.

Ce sunt neutrinii și de ce sunt atât de greu de observat

Neutrinii sunt particule elementare fără sarcină electrică și interacționează extrem de rar cu materia. Din acest motiv, aproape toți cei care ajung pe Pământ îl traversează fără să lovească vreun atom.

Pentru a crește șansele unei astfel de interacțiuni, detectorul trebuie să fie uriaș. Un kilometru cub de gheață conține un număr enorm de nuclee atomice, iar printre miliardele de neutrini care îl străbat există, din când în când, unul care produce o coliziune detectabilă.

Vezi și:

Misterul argintului „dispărut” din Soare ar putea fi rezolvat. Descoperirea care schimbă calculele astronomilor

Calea Lactee ar fi fost răsturnată în urmă cu 10 miliarde de ani. O coliziune cosmică ar fi schimbat complet galaxia noastră

Atunci când acest lucru se întâmplă, apar particule secundare încărcate electric, precum electronii, muonii sau particulele tau. Acestea se deplasează prin gheață suficient de repede încât generează radiație Cerenkov, un con de lumină albastră asemănător undei de șoc produse de un avion supersonic.

Senzorii IceCube înregistrează intensitatea și momentul în care lumina ajunge la fiecare modul, iar un software reconstruiește apoi direcția, energia și natura particulei care a produs evenimentul.

De ce observatorul folosește Pământul ca filtru natural

Una dintre cele mai ingenioase caracteristici ale IceCube este modul în care elimină „zgomotul de fond”. Atmosfera este bombardată permanent de raze cosmice, care generează milioane de particule secundare. Dacă detectorul ar analiza toate aceste semnale, identificarea neutrinilor proveniți din spațiul cosmic ar deveni aproape imposibilă. Soluția este chiar planeta noastră.

Particule precum muonii nu pot traversa întregul Pământ. În schimb, neutrinii reușesc să străbată mii de kilometri de rocă și gheață înainte de a ajunge în Antarctica. Astfel, atunci când IceCube detectează o particulă care pare să vină dinspre interiorul Pământului, cercetătorii știu că aceasta a fost produsă aproape sigur de un neutrino.

Practic, planeta funcționează ca un filtru uriaș care elimină majoritatea particulelor nedorite și lasă să treacă doar cele mai greu de detectat.

Totuși, nici această metodă nu este perfectă. La energii foarte ridicate, chiar și neutrinii încep să fie absorbiți de materia din interiorul Pământului, ceea ce obligă cercetătorii să folosească metode diferite de analiză în funcție de direcția din care provin particulele.

Descoperiri care au schimbat astronomia modernă

Deși pare un experiment extrem de specializat, IceCube a produs deja rezultate importante pentru studiul Universului. În 2013, detectorul a confirmat existența unei populații de neutrini de energie foarte mare proveniți din afara Sistemului Solar. A fost prima dovadă clară că aceste particule ajung pe Pământ din surse cosmice îndepărtate.

Câțiva ani mai târziu, cercetătorii au reușit să asocieze un neutrino detectat de IceCube cu galaxia activă TXS 0506+056, aflată la miliarde de ani-lumină distanță. Descoperirea a oferit indicii importante despre locurile în care sunt accelerate unele dintre cele mai energetice particule din Univers.

Ulterior, observatorul a identificat emisii de neutrini provenite din galaxia activă NGC 1068 și a realizat prima hartă a Căii Lactee construită folosind neutrini de energie înaltă, nu lumină.

Aceste rezultate demonstrează că neutrinii completează informațiile oferite de telescoapele clasice. Spre deosebire de lumină, ei nu sunt opriți de nori de praf cosmic și nu sunt deviați de câmpurile magnetice, ceea ce le permite să transporte informații din regiuni ascunse ale Universului.

IceCube nu produce imagini spectaculoase precum telescopul James Webb, însă oferă ceva la fel de valoros: o nouă modalitate de a observa cosmosul. Folosind un kilometru cub de gheață și mii de senzori înghețați sub Antarctica, oamenii de știință pot studia evenimente cosmice invizibile pentru orice alt tip de telescop și pot urmări particule care au traversat întreaga planetă înainte de a-și dezvălui existența.

Bucureștiul intră în august cu trei zile pline: festivaluri, K-pop, teatru și magie pentru copii în weekendul 31 iulie–2 august