Fysikpris sätter fokus på Antarktis is

IceCube Lab på isen. Foto: Dag Larsen, IceCube/NSF

Årets Nobelpris i fysik belönar upptäckter kring neutriner. Fysiker från Stockholms universitet deltar i jakten på dessa elementarpartiklar i Antarktis is.

Årets Nobelpris i fysik går till Takaaki Kajita vid University of Tokyo, Kashiwa och Arthur B. McDonald vid Queen’s University i Kanada ”för upptäckten av neutrinooscillationer, som visar att neutriner har massa”. Pristagarna belönas för avgörande insatser i experiment som avslöjat att neutriner byter identitet. Denna förvandlingskonst kräver att neutriner har massa. Upptäckten har ändrat vår förståelse av materiens innersta och kan visa sig avgörande för vår bild av universum, skriver Kungliga Vetenskapsakademien i ett pressmeddelande.

Svenska fysiker på framträdande roller i jakt på neutriner

Fysiker vid Stockholms universitet och Uppsala universitet har framträdande roller i arbetet vid IceCube som är ett internationellt samarbetsprojekt med drygt 250 fysiker från olika länder.

IceCube är ett neutrinoobservatorium beläget vid den geografiska sydpolen. Totalt 5 160 ljusdetektorer (optiska moduler) har sänkts ned i den tre kilometer tjocka glaciären för att observera det ljus som genereras när partiklar som bildas i neutrinoreaktioner rör sig genom isen.

Detektorerna finns på ett djup mellan 1 450 och 2 450 meter och fyller en volym av en kubikkilometer (därav namnet IceCube). Dessutom finns 162 isfyllda tankar på ytan som används för att detektera skurar från kosmisk strålning som reagerar i atmosfären. I varje tank finns två optiska moduler. Drygt 1 000 av modulerna i IceCube har byggts i Stockholm.

Detektor finansierad av Wallenbergstiftelserna

IceCube blev färdigt strax före jul 2010, efter sex års konstruktionsarbete, och är världens i särklass största instrument i sitt slag. En av de saker som studerats med IceCube är just neutrinooscillationer hos neutriner som produceras i atmosfären och färdas genom jorden, det vill säga hur deras identitet förändrats under färden. Detta sker genom detektorn DeepCore i IceCube, som initierades av Stockholm universitet och Uppsala universitet och finansierades av Wallenbergstiftelserna.
– Ursprungligen var tanken att DeepCore skulle användas för att leta efter mörk materia men det visade sig att detektorn fungerar utmärkt också för att mäta neutrinooscillationer, säger Chad Finley, en av forskarna inom IceCube-gruppen vid Stockholms universitet.

Söker avvikelser i neutrinernas mönster

IceCube syftar främst till att observera neutriner som kommer utifrån rymden från hittills oidentifierade källor. Även dessa neutriner genomgår oscillationer.
– Vår forskning visar att de neutriner som når jorden har oscillerat på resan genom rymden på ett liknande sätt som i de experiment som nu belönas med Nobelpriset. Nu fortsätter vi att söka efter avvikelser i dessa mönster. Om vi finner dessa kan det innebära att vi måste se på fysiken inom detta område på ett nytt sätt, säger Chad Finley som dessutom har förhoppningar om nya resultat när IceCube uppgraderas genom projektet PINGU som syftar till att studera neutrino-oscillationer närmare.

Betydelse för kosmologin

Vid Fysikum finns även en doktorand, Jessica Elevant, som forskar kring den teoretiska sidan av neutrinooscillationer. Neutriners massa har även betydelse för att förstå universum i stort, det vill säga inom kosmologin. Dels bidrar de till den mörka materian, dels påverkar de också hur storskaliga strukturer i universum utvecklas.
Läs mer om forskningen vid IceCube.

Lyssna på Fysikerpodden, en podcast som bland annat Jessica Elevant driver, där det finns avsnitt om bland annat neutrino-oscillationer.