Forschungsfragen

Forschungsfragen, die IceCube-Gen2 angehen wird, reichen von der Natur der extremsten Objekte unseres Universums bis hin zu fundamentalen Fragen der Elementarteilchenphysik.

Neutrino-Astronomie

Was verraten Neutrinos uns über das extreme Universum? IceCube-Gen2 wird den hochenergetischen Neutrino-Himmel bei bislang unerreichten Energien beobachten und die Quellen und die Ausbreitung der energiereichsten Teilchen im Universum aufdecken. Der Detektorausbau verzehnfacht die Nachweisrate kosmischer Neutrinos.

Multimessenger-Beobachtungen

Welche Aufschlüsse gibt die Kombination verschiedener kosmischer Boten? IceCube-Gen2 wird zukünftig viel häufiger und genauer auf Neutrino-Quellen hinweisen. Dadurch lässt sich das große Potenzial der Multimessenger-Astronomie, die koordinierte Beobachtung von Licht, Neutrinos, Cosmic Rays und Gravitationswellen noch viel besser ausschöpfen.

Kosmische Strahlung

Woraus setzt sich die kosmische Strahlung zusammen? IceCube-Gen2 registriert mit einem Oberflächendetektor Teilchenschauer, die durch energiereiche geladene Teilchen in der Atmosphäre ausgelöst werden. Über die direkte Messung der kosmischen Strahlung sollen deren Quellen besser verstanden werden.

Relikte des Urknalls

Gab es einst eine alle Kräfte vereinende Urkraft und woraus besteht das Universum heute? Astroteilchenphysiker und Kosmologen suchen nach hypothetischen magnetischen Monopolen und nach Dunkle-Materie-Teilchen, um Antworten auf diese Fragen näher zu kommen. Mit seiner großen Empfindlichkeit könnte IceCube-Gen2 diese noch unbekannten Elementarteilchen aufspüren. Ihr Nachweis wäre eine Sensation.

Neutrino-Physik

Welche Massen haben Neutrinos? Die Beobachtung von Neutrino-Oszillationen, der wechselseitigen Umwandlung der verschiedenen Neutrinotypen ineinander, kann hierzu Aufschlüsse geben. IceCube-Gen2 wird Neutrino-Oszillationen auch bei höchsten Energien und über kosmische Distanzen vermessen. Solche Messungen bieten einen Zugang zu Fragen der Teilchenphysik, die von Teilchenbeschleunigern auf der Erde nicht adressiert werden können.

Glaziologie

Welche Rolle spielt das Gletschereis? Für die Auswertung der IceCube-Daten ist es wesentlich, die Eigenschaften des Eises zu verstehen, in dem die Lichtsignale sich fortbewegen – erst recht in Zukunft für das riesige Eis-Detektorvolumen von IceCube-Gen2. Die optischen Eigenschaften des Eises und der enthaltene Staub geben aber auch Einblicke in die Klimageschichte der Erde.