Das IceCube Particle Astrophysics Center stärkt die Verbindung zu gespenstischen Teilchen durch die Verwendung von robusten Glasfaser-Jumpern von Clearfield

Im Herzen der Antarktis (dem Südpol) führt das Wisconsin IceCube Particle Astrophysics Center (WIPAC) an der University of Wisconsin Projektexperimente durch, um winzige und schwer fassbare subatomare Teilchen, sogenannte Neutrinos, zu entdecken. Die Sensoren, die zum Nachweis dieser Teilchen konstruiert wurden, bieten eine exklusive Möglichkeit, Neutrinos zu finden und zu untersuchen und was sie uns über unerklärliche kosmische Ereignisse im Universum, wie explodierende Sterne und schwarze Löcher, sagen können. Zwei einzelne Projekte, das „IceCube-Projekt“ und das „ARA-Projekt“, wurden von WIPAC ins Leben gerufen, um Informationen von diesen tief unter dem antarktischen Eis platzierten Sensoren zu sammeln. Wissenschaftler haben ein Kommunikationsnetzwerk aufgebaut, das die gesammelten Daten von den tief ins antarktische Eis gebohrten Detektorelementen zurück zu einem zentralen Sammelpunkt transportiert.

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Für das IceCube-Projekt verwendete Instrumente

Über das IceCube-Projekt

Das IceCube Neutrino Observatory ist ein Teilchendetektor am Südpol, der die Wechselwirkungen eines nahezu masselosen subatomaren Teilchens namens Neutrino aufzeichnet. IceCube sucht nach Neutrinos aus den heftigsten astrophysikalischen Quellen: Ereignisse wie explodierende Sterne, Gammastrahlenausbrüche und katastrophale Phänomene mit Schwarzen Löchern und Neutronensternen.

Das ursprüngliche IceCube-Netzwerk wurde mit einem Kupfer-Backbone aufgebaut, um die Daten an den Aggregationspunkt zu liefern. Jetzt wird eine Erweiterung des derzeit in der Entwicklung befindlichen Detektors, das IceCube Upgrade, ein Glasfasernetz für die Kommunikation und präzise Zeitmessung verwenden. Glasfaser wird die Kupfer-Oberflächenverkabelung ersetzen und den Grundstein für größere Erweiterungen in der Zukunft legen.

Über das ARA-Projekt

Das Askaryan Radio Array (ARA) ist ein Radiodetektorarray, das derzeit am Südpol entwickelt wird und für den Nachweis ultrahochenergetischer kosmischer Neutrinos ausgelegt ist. Ziel ist es, den kosmogenen Neutrinofluss bei Energien über 10^17 eV nachzuweisen. Es sind Pläne für weitere Bauarbeiten am Südpol im Gange, bei denen Glasfaser verwendet wird, um eine schnellere Kommunikation zu ermöglichen.

Projektherausforderungen

Bei antarktischen Wintertemperaturen, die im Winter auf -104 °F fallen (und sogar Sommertemperaturen von bis zu -15 °F), ist die Verwaltung und Wartung eines Glasfasernetzes am Südpol eine besondere Herausforderung. Die Erfolge der IceCube-Neutrino-Observatoriumsprojekte beruhen auf Produkten, die extrem rauen Umgebungsbedingungen standhalten, sowie der Fähigkeit, diese Daten über große Entfernungen zu transportieren.

Herkömmliche Kupferlösungen erfordern mehrere Signalregenerationsstellen und die Fähigkeit, jede dieser Stellen mit Strom zu versorgen. Diese Anforderung macht den Einsatz eines Antennenarrays dieser Größenordnung praktisch unmöglich. Also wandten sich die Wissenschaftler der Faseroptik zu. Sie entdeckten früh, dass die Verwendung von Standard- Glasfaser-Jumpern mit angegebenen Temperaturwerten von typischerweise bis zu -40 °F nicht ohne Ausfälle der äußeren Ummantelung und nachfolgende Faserausfälle funktionierte.

Suche nach Antworten

Um Prototypen für Kommunikations- und Timing-Netzwerke der nächsten Generation zu entwickeln, entwickelte das IceCube-Projekt ein kleines Testfeld am Südpol unter Verwendung von robusten Glasfaser-Jumpern von Clearfield für Innen- und Außenanwendungen. Sie setzten diese robusten Fasern in optischen Verbindungs- und Elektronikboxen ein, die unter der eisigen Oberfläche vergraben waren. Die Leistung der robusten Glasfaser-Jumper von Clearfield bei kaltem Wetter erwies sich als erfolgreich und war ein treibender Faktor für ihren Einsatz in dem Projekt. Die Bereitstellung von Schutz bei Temperaturen von bis zu -104 °F bei gleichzeitiger Flexibilität und ohne messbare Dämpfung der Glasfaserverbindung waren entscheidende Faktoren für den Erfolg ihres Einsatzes. Diese Faktoren machten es möglich, Glasfaser zu verwenden, um im IceCube-Upgrade von Kupfer zu Glasfaser überzugehen und das große Antennenarray namens Askaryan Radio Array (ARA) einzusetzen.

„In einer extrem kalten Umgebung am Südpol ist es unglaublich wichtig, wirklich robuste Produkte zu haben. Ein fehlerhaftes Produkt ist die Achillesferse von Netzwerken … und raue Umgebungsbedingungen machen es noch schwieriger, dies zu beheben. Die robusten Glasfaser-Überbrückungskabel von Clearfield haben eine erstaunliche Qualität und halten jeder Herausforderung stand“, sagt Dr. John Kelley, IceCube-Manager für Detektorbetrieb, Wisconsin IceCube Particle Astrophysics Center (WIPAC), University of Wisconsin—Madison.

Ergebnisse

Angesichts der Größe und des Umfangs der erwarteten Erweiterung des Neutrino-Arrays ist es entscheidend, Vertrauen in das unterstützende Fasernetzwerk und die zugehörigen Komponenten zu haben. Mit Antennenarrays, die 2 km oder mehr voneinander entfernt sind, und mit mehr als 30 Standorten, die für den zukünftigen Einsatz geplant sind, stellt die Leistung der Glasfaser-Jumper von Clearfield sicher, dass Daten von diesen Standorten zum DAQ fließen. Dies gibt Wissenschaftlern der ARA-Station ein besseres Verständnis von Objekten im Weltraum, die zuvor unerreichbar waren, und wirft ein neues „Licht“ auf diese mysteriösen Schwarzen Löcher.

Robuste Glasfaser-Jumper

Über das Wisconsin IceCube Particle Astrophysics Center

Weitere Informationen zu den durchgeführten Arbeiten finden Sie unter https://wipac.wisc.edu/science/projects

Über Clearfield, Inc.

Clearfield, Inc. (NASDAQ: CLFD) entwickelt, fertigt und vertreibt Glasfasermanagement-, Schutz- und Übertragungsprodukte für Kommunikationsnetze. Unsere „Fiber to Anywhere“-Plattform erfüllt die einzigartigen Anforderungen führender etablierter Ortsnetzbetreiber (traditionelle Netzbetreiber), wettbewerbsfähiger Ortsnetzbetreiber (alternative Netzbetreiber) und MSO-/Kabelfernsehunternehmen und erfüllt gleichzeitig die Breitbandanforderungen von Versorgungsunternehmen/Gemeinden , Unternehmens-, Rechenzentrums- und Militärmärkte. Clearfield hat seinen Hauptsitz in Minneapolis, MN, und stellt jedes Jahr mehr als eine Million Glasfaserports bereit. Weitere Informationen finden Sie unter www.SeeClearfield.com.