Erfolgreiche Drucktests der WOMs für das IceCube-Upgrade
Nautilus Marine Service GmbH hat kürzlich die Drucktests für die wellenlängenschiebenden optischen Module (WOMs) erfolgreich abgeschlossen, die im Rahmen des IceCube-Upgrades in der Antarktis eingesetzt werden. Die Tests sind ein entscheidender Schritt zur Vorbereitung auf die Installation des neuen IceCube Upgrades im antarktischen Sommer 2025/26.
IceCube ist ein Neutrinodetektor mit einem Volumen von einem Kubikkilometer, der tief im antarktischen Eis in der Nähe des Südpols installiert ist. Ziel ist die Messung sogenannter Neutrinos – extrem leichter, ungeladener Elementarteilchen, die bei astrophysikalischen Prozessen wie Supernovae entstehen. Dazu sind über 5.000 optische Sensoren in bis zu 2.500 Metern Tiefe im klaren antarktischen Eis verbaut, mit denen das sogenannte Cherenkov-Licht gemessen wird, welches bei einer Neutrinointeraktion entsteht.
Im Rahmen des kommenden Upgrades werden 750 zusätzliche Module installiert, um die Sensitivität des Detektors signifikant zu steigern. Eines dieser Module, welches in einer Stückzahl von 11 Exemplaren installiert wird, ist das sogenannte WOM (wellenlängenschiebende optische Modul) – ein lichtsensitives Modul, das von den Universitäten Mainz, Wuppertal und Uppsala entwickelt wurde. Im Inneren sorgt eine spezielle Beschichtung dafür, dass UV-Licht absorbiert und mit höherer Wellenlänge remittiert wird – eine Eigenschaft, die den WOM besonders sensitiv für ultraviolettes Licht macht.
Die extremen Umweltbedingungen in der Antarktis – Temperaturen bis -40 °C sowie hoher Druck durch die Tiefe und das Wiedergefrieren des Bohrlochs – stellen besondere Anforderungen an die eingesetzten Komponenten. Die bei Nautilus durchgeführten Drucktests sind daher essenziell, um die mechanische Belastbarkeit der WOMs sicherzustellen. Die WOMs wurden mit einem Druck von bis zu 700 bar getestet – ein Test, den sie erfolgreich bestanden haben.
Für die WOMs wurden bei Nautilus eigens gefertigte Druckgehäuse aus Quarzglas verwendet. Die bestandenen Tests bestätigen die Eignung der finalen Modulversionen für den anspruchsvollen Einsatz im Eis.
Bereits seit vielen Jahren unterstützt Nautilus das IceCube-Projekt mit seiner Expertise in der Hochdrucktechnik. Neben den WOMs wurden und werden auch andere Modultypen wie der mDOM vom DESY Zeuthen bei Nautilus auf ihre Druckfestigkeit geprüft. In mehreren Entwicklungsphasen hat Nautilus verschiedene Prototypen getestet – die nun abgeschlossenen Tests markieren den erfolgreichen Abschluss dieser Entwicklungsarbeit.
Nautilus freut sich auch, für die zukünftigen IceCube-Gen2-Detektoren, bei denen weitere optische Sensoren im Eis verbaut werden sollen, mit den Forschern von IceCube zusammenzuarbeiten. IceCube-Gen2 ist eine geplante Erweiterung, mit der das Detektorvolumen langfristig von 1 km³ auf etwa 8 km³ erhöht werden soll.
Links: Lea Schlickmann Rechts: Adam Rifaie