Panorama

Neutrinojagd im Mittelmeer

30.04.2021 - Der Ausbau des Neutrinoteleskops KM3Net/Arca schreitet voran.

3500 Meter – so tief liegt das Neutrino­teleskop KM3Net/Arca, das seit 2015 am Grunde des Mittelmeeres vor der Küste Siziliens aufgebaut wird. Forscher vom Erlangen Centre for Astroparticle Physics (ECAP) der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU) bauen unter anderem wichtige Mess­modulen für dieses internationale Projekt. Während einer einwöchigen Seekampagne Anfang April 2021 wurden fünf neue Detektions­einheiten des Neutrino-Teleskops angeschlossen und sind nun betriebsbereit.

 

Das KM3NeT/Arca-Teleskop, das künftig das Volumen eines Würfels mit einem Kilometer Seitenlänge umfassen wird, befindet sich etwa achtzig Kilometer vor Capo Passero, Sizilien. Zusammen mit seinem Schwester­teleskop Orca, das vor der Küste von Toulon in Frankreich liegt, wollen Wissenschaftler die astro­physikalischen Quellen der hoch­energetischen kosmischen Neutrinos identifizieren und die fundamentalen Eigenschaften der schwer fassbaren und allgegen­wärtigen Elementar­teilchen untersuchen. Die beiden Teleskope werden ebenso noch nie dagewesene Möglichkeiten für erd- und meeres­wissenschaftliche Studien bieten.

Nach seiner Fertigstellung wird KM3NeT/Arca mit mehr als zweihundert Detektions­einheiten sein. Jede dieser 700 Meter hohen Einheiten besteht aus 18 Modulen, die mit hoch­empfindlichen Licht­sensoren ausgestattet sind, die die schwachen Licht­blitze registrieren, die durch Neutrino-Wechsel­wirkungen im pechschwarzen Abgrund des Mittelmeers entstehen. Bisher war eine Detektions­einheit im Einsatz. Mittels ferngesteuertem Tauchfahrzeug setzten die am Projekt teilnehmenden Teams nun fünf neue KM3NeT-Detektionseinheiten ein. Diese sechs Detektionseinheiten bilden den anfänglichen Kern des KM3NeT/Arca-Neutrino­teleskops. 18 der optischen Module in einer der neu installierten Detektor­einheiten wurden an der FAU gebaut.

„Wir haben jetzt gezeigt, dass wir die Detektor­komponenten mit der erforderlichen Geschwindigkeit und Zuverlässigkeit herstellen und in der Tiefsee installieren können. Das ist ein großartiger Erfolg, der die Tür zum vollständigen Aufbau von KM3NeT weit öffnet“, sagt Ulrich Katz, Lehrstuhl für Experimental­physik (Astro­teilchen­physik) der FAU und Mitinitiator des KM3NeT/Arca-Projekts. Neben dem Bau dieser optischen Module, von denen auch für die nächste Kampagne Module an der FAU gebaut werden, testen die Erlanger Wissenschaftler außerdem die Licht­detektoren, koordinieren die Software­entwicklung und bringen Machine-Learning-Methoden für die Daten­auswertung zur Anwendung.

Während der Kampagne ist zudem eine neue Junction Box, ein Knotenpunkt für die Stromverteilung und Daten­übertragung der Detektions­einheiten, eingebaut worden. Diese Box ist über ein elektrooptisches Kabel mit einem Labor des Istituto Nazionale di Fisica Nucleare in Italien verbunden. Als letzter Schritt wurde die erste Detektions­einheit, die seit 2015 im Einsatz ist, an den neuen Verteilerkasten angeschlossen.

KM3NeT ist ein internationales Projekt von über 250 Wissenschaftlern aus mehr als fünfzig wissenschaftlichen Instituten auf der ganzen Welt. KM3NeT wurde in die Liste der vom Europäischen Strategieforum für Forschungs­infrastrukturen (ESFRI) ausgewählten Projekte mit hoher Priorität aufgenommen.

FAU / DE

 

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