Кіріспе

Оңтүстік полюсте Черенков эмиссиясын анықтауға арналған эксперимент – Радио мұздық Черенков эксперименті (RICE) – жоғары энергиялы нейтринолардың (1 ПеВ-тен жоғары, ультра жоғары энергиялы UHE нейтрино деп аталатын) Антарктика мұзымен (мұз молекулалары) өзара әрекеттесуінен туындайтын электромагниттік спектрдің радио режиміндегі Черенков эмиссиясын анықтау үшін жасалған. Бұл эксперименттің мақсаты – жоғары энергиялы ғарыштық нейтрино ағынын өлшеу үшін радиолық байқау техникасының мүмкіндіктерін анықтау, осы ағынның көздерін табу және қазіргі үдеткіштерде қол жетімді энергиядан жоғары энергияда нейтрино-ядролы қималарды өлшеу. Мұндай эксперимент гамма-сәулелердің жарлымынан келетін нейтриноларға, сондай-ақ Антарктика мұзы арқылы өтетін күшті иондаушы зарядталған бөлшектерге (мысалы, монопольдерге) сезімтал. Эксперимент 1999-2012 жылдары жүргізілді (прототиптер 1999 жылға дейін, деректерді алу 1999-2010 жылдары). Эксперименттің радио қабылдағыштары Оңтүстік полюс станциясындағы Мартин А. Померанц обсерваториясының (MAPO) астында, мұздың 100-350 метр тереңдігінде орналасқан. MAPO ғимараты эксперименттің жабдықтарына орналасқан. Радио қабылдағыштары орналасқан бұрғылау тесіктері негізінен AMANDA және кейін (AMANDA 2009 жылы жабылды) IceCube эксперименттері үшін жасалған; RICE осы тесіктерді қосымша эксперимент ретінде пайдаланды.

Тәжірибелік жұмыс және нәтижелері

1995–1996 жылдар аралығында екі антенна сәтті орнатылды. 1996–1997 маусымында үш антеннадан тұратын прототиптік массив 140–210 метр тереңдікте (AMANDA) бұрғылау тесіктерінде орналастырылды. Бұл прототип қабылдағыштар мен хабар таратушыларды сәтті іске қосу қабілетін көрсетті және мұздың терең қабаттарындағы шу температурасын бағалауға мүмкіндік берді. 1997–1998 маусымында үш жаңа AMANDA тесігіне, 1998–1999 маусымында RICE үшін арнайы бұрғыланған терең емес "құрғақ" тесіктерге және соңында 1999–2000 маусымында бұрғыланған бірнеше AMANDA тесіктеріне тағы бірнеше қабылдағыш және хабар таратушылар орналастырылды. Бес жылдық деректерді жинау (екі жылдық пайдалы уақыт) 50 ПеВ – 1 ЭэВ аралығындағы нейтрино ағынының ең жоғары шектерін, сондай-ақ Стандартты модельдің қималарынан ауытқулар және гамма-сәулелердің жарылыстарымен сәйкестікті іздеу нәтижелерін берді. Қазіргі уақытта RICE құралдары 2006–2010 жылдары бұрғыланған IceCube бұрғылау тесіктерінде пайдалану үшін модификациялануда. 2008–2009 жылдары RICE эксперименті Нейтрино массивінің радиокалибрлеу (NARC) экспериментіне дейін кеңейтілді. Эксперимент RICE/NARC немесе жай ғана RICE деп белгілі. 2012 жылы RICE (RICE/NARC) экспериментінің толық деректер жиынтығы (2000–2010 жылдары жиналған) жарияланды және RICE (RICE/NARC) эксперименті «қазіргі уақытта пайдалы деректерді алудың соңында» деп сипатталды. Жоғары энергиялы (UHE) нейтринолар анықталмады; бұл теориялық болжамдармен сәйкес келеді. Нейтриноларды анықтаудың радио Черенков әдісі RICE-тің мұрагері – Аскарян радио массиві (ARA) экспериментімен жалғастырылуда, оған RICE құралдары (және кейбір зерттеушілер) ауыстырылды. ARA да Оңтүстік полюс станциясында мұз астында орналастырылған. Бірінші ARA прототипі 2010–2011 жылдары Антарктиданың жазында Оңтүстік полюсте сынақтан өтті.