物理學(xué)家利用ADI器件構(gòu)建揭開(kāi)宇宙秘密的南極冰層望遠(yuǎn)鏡

“IceCube”中微子觀測(cè)站使用ADI轉(zhuǎn)換器和放大器來(lái)幫助科學(xué)家們研究暗能量和暗物質(zhì)的物理性質(zhì)

北京2010年7月5日電/美通社亞洲/--Analog Devices Inc.(NYSE:ADI)，全球領(lǐng)先的高性能信號(hào)處理解決方案供應(yīng)商，其數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器和放大器被深埋于地球上最冷大陸之一--南極洲冰層之下2千米，幫助科學(xué)家們構(gòu)建世界上最大的望遠(yuǎn)鏡，以搜索人類已知的最小亞原子粒子。

這一被稱為IceCube的創(chuàng)新型地下望遠(yuǎn)鏡項(xiàng)目利用南極一立方千米的純凈、超級(jí)半透明冰作為望遠(yuǎn)鏡“視窗”或粒子探測(cè)器，搜索來(lái)自宇宙深空的目前已知最小粒子--中微子。中微子是一種不帶電荷的亞原子粒子，于放射性元素和基本粒子衰變時(shí)產(chǎn)生。中微子以接近光速的速度運(yùn)動(dòng)，非常微小，穿過(guò)固體物質(zhì)時(shí)通常不會(huì)與原子發(fā)生碰撞。但是，一旦中微子與原子發(fā)生碰撞，就會(huì)放射出微弱的能量，這種能量可以幫助我們檢測(cè)這些亞原子粒子的存在和方向。

IceCube將搜索最劇烈天體物理事件所產(chǎn)生的中微子，例如恒星爆炸、伽瑪射線暴以及有關(guān)黑洞和中子星的劇變現(xiàn)象等。IceCube望遠(yuǎn)鏡是搜索暗物質(zhì)的強(qiáng)大工具，可能會(huì)揭示一些與自然界最高能量粒子的神秘起源有關(guān)的新物理過(guò)程。

通過(guò)在南極冰層中裝配儀器，Ice-Cube構(gòu)成世界上最大的冰水探測(cè)體。穿過(guò)冰層的中微子與原子碰撞時(shí)會(huì)產(chǎn)生藍(lán)光，IceCube的數(shù)字光學(xué)模塊(DOM)能夠檢測(cè)到這種藍(lán)光。

ADI公司的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器和放大器被安裝在5,000多個(gè)DOM中。這些DOM是直徑為13英寸的玻璃制球形壓力容器，連有電纜，分布于深1.5千米至2.5千米的冰層之下。在未來(lái)25年里，這些埋入冰層中的DOM將檢測(cè)并傳輸有關(guān)粒子碰撞的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。“我們需要能夠滿足項(xiàng)目工作年限要求的低功耗可靠產(chǎn)品，特別是對(duì)于DOM的主板。勞倫斯-柏克萊國(guó)家實(shí)驗(yàn)室(LBNL)和威斯康辛大學(xué)麥迪遜分校的設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)選用的ADI公司數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器和放大器符合我們的需要和要求?！盠BNL設(shè)計(jì)工程師Jerry Przyblski說(shuō)：“我們?cè)贒OM和通信系統(tǒng)中使用了ADI公司的產(chǎn)品，如ADC（模數(shù)轉(zhuǎn)換器）、DAC（數(shù)模轉(zhuǎn)換器）和放大器等。到目前為止，Ice-Cube的科學(xué)家們已經(jīng)收集到相當(dāng)于DOM工作數(shù)千年的數(shù)據(jù)。”

IceCube地下望遠(yuǎn)鏡的建造工作將于2011年完成。美國(guó)國(guó)家科學(xué)基金會(huì)委托威斯康辛大學(xué)牽頭負(fù)責(zé)Ice-Cube的建造。該項(xiàng)目是一個(gè)國(guó)際合作項(xiàng)目，參加方還包括比利時(shí)、德國(guó)、荷蘭、瑞士、日本、英國(guó)、新西蘭和瑞典。

在冰層中安裝DOM

為了安裝DOM，首先用每分鐘射出200加侖、1,000psi、190華氏度熱水的水鉆在南極冰層中融化1千米至2千米深的冰孔。鑿開(kāi)冰孔后，將串有60個(gè)中微子探測(cè)DOM的電纜放入200,000加侖的融冰中。這些冰會(huì)在約24小時(shí)內(nèi)重新凝固，將DOM及ADI公司的轉(zhuǎn)換器和放大器包裹起來(lái)，其溫度在-20攝氏度至-30攝氏度之間。最后7個(gè)冰孔將于明年完成，總共有86個(gè)冰孔，每個(gè)冰孔中安裝60個(gè)DOM。