Eiskalte Forschung am Südpol: RUB-Physiker Jens Dreyer kommt in den „IceCube“

Eiskalte Forschung am Südpol
RUB-Physiker Jens Dreyer kommt in den „IceCube“
Mammutprojekt: 13 Monate am südlichsten Punkt der Erde
Der Bochumer Physiker Dr. Jens Dreyer hat geschafft, wovon viele Forscher träumen: Als „Winter Over Experiment Operator“ unterstützt er ab dem Spätsommer für etwa 13 Monate das Mammutprojekt „IceCube“ am südlichsten Punkt der Erde. In einem aufwändigen Verfahren wurden zwei Wissenschaftler unter Bewerbern aus aller Welt ausgewählt, zwei weitere halten sich als „Springer“ im Krankheitsfall bereit. Tief ins Eis der Antarktis versenkt, registriert das größte Neutrinoexperiment der Welt, IceCube, kosmische Elementarteilchen. „Aufgrund meines großen Interesses am Experiment und am Südpol erfülle ich mir einen beruflichen Traum, für den ich bereit bin, einiges auf mich zu nehmen“, sagt Dreyer.

Kosmischen Teilchen auf der Spur

Bisher ist es nicht gelungen, einen Himmelskörper zu finden, der Neutrinos mit hohen Energien emittiert. Die elektrisch neutralen Elementarteilchen können aber entscheidende Erkenntnisse über die ungeklärte Herkunft der kosmischen Strahlung liefern. Diese besteht aus geladenen Teilchen, die von kosmischen Magnetfeldern abgelenkt werden. Darum kann man ihren Ursprung nicht identifizieren. An der gleichen Stelle entstehen auch Neutrinos, die sich als sehr leichte Teilchen auf einer nahezu schnurgeraden Bahn bewegen, ohne von Magnetfeldern beeinflusst zu werden. Sobald sie durch die Erde hindurch gehen, verwandeln sie sich in Myonen, die einen Lichtkegel hinter sich herziehen. Den können Sensoren erfassen. Daher verfügt „IceCube“ über 79 Kabelstränge mit 4.740 Sensoren, die in mit heißem Wasser gebohrten Löchern bis zu 2.500 Meter tief ins Eis versenkt werden.

Ehrgeiziges Projekt

Mit Hilfe der Ankunftszeiten des Lichts können die Forscher die Herkunft der Neutrinos berechnen. Jens Dreyer, momentan als Postdoc des Research Departments „Plasmas with Complex Interactions“ beschäftigt, hilft, den Detektor dieses Jahr vor Ort zu komplettieren. Das internationale Forschungsprojekt wurde von der University of Wisconsin in Madison entwickelt und von der amerikanischen Wissenschaftsstiftung NSF zusammen mit mehreren europäischen Universitäten (Schweden, Schweiz, Großbritannien, Belgien, Deutschland) kofinanziert. Mit einem Budget von 295 Millionen Dollar ist es das derzeit ehrgeizigste und teuerste Forschungsprojekt in der Antarktis. Bereits seit 2004 ist Dr. Jens Dreyer in das Projekt involviert. Seit 2009 arbeitet er in der Arbeitsgruppe „Hochenergie-Astroteilchenphysik“ der RUB mit Daten von „IceCube“, die entweder auf Datenbändern halbjährlich per Schiff oder täglich per Satellit in den Norden geschickt werden. Doch das hat ihm nicht gereicht: Er will nun mit eigenen Augen sehen, wie sich das Projekt am Südpol weiter entwickelt.

Intensive Vorbereitung

Da sich der Südpol auf Grund des Packeises auf 3.000 Meter Höhe befindet, zudem Temperaturen von bis zu 60 Grad minus, Schneestürme, extrem trockene Luft vorherrschen, ist die Forschungsreise mental und körperlich eine Herausforderung. Wie bereitet man sich auf einen mehrmonatigen Ausnahmezustand vor? „Vorab ist ein Training zur Brandbekämpfung und Unfallversorgung in Denver vorgeschrieben. Darüber hinaus sind diverse medizinische Checks verpflichtend. Vor allem die Zähne müssen gründlich untersucht werden. Denn am Südpol gibt es zwar einen Allgemeinmediziner, aber keinen Zahnarzt“, erklärt Dreyer. Aber nicht nur das – auch eine psychologische Untersuchung ist notwendig. Abgesehen von Polarlichtern herrscht im Winter Tag und Nacht völlige Dunkelheit am Südpol. Für Menschen die empfänglich für den „Winterblues“ sind, ist eine derartige Exkursion bedenklich. Aber der Winter bringt nicht nur die Dunkelheit, auch können Flugzeuge in der Zeit von Februar bis Oktober weder starten noch landen. „Aus diesem Grund reisen die Forscher des Projekts bereits im Sommer hin, um sich mit den Gegebenheiten vertraut machen zu können. Ab Februar gibt es dann kein Zurück mehr“, so der RUB-Physiker.

Leben vor Ort

Dreyer wird mit einem Team von etwa 50 Personen im berühmten Forschungscamp „Amundsen Scott“ untergebracht sein. In Zusammenarbeit mit einem weiteren Forscher überwacht er die „Armada von Computern“ und behebt technische Probleme des Forschungsprojekts IceCube über den gesamten Winter. Die restlichen Wissenschaftler des Teams arbeiten an verschiedenen Experimenten und sind teilweise für den Betrieb der Station verantwortlich. Das Leben im Forschercamp klingt nach einem Ausflug in eine Jugendherberge – allerdings mit Sternecharakter. Denn statt Mehrbettzimmern steht jedem Forscher ein Einzelzimmer zur Verfügung. Darüber hinaus versüßen Turnhalle, Video- und Bibliothek, Sauna und sogar ein Gewächshaus die Freizeitgestaltung.

Was tun bei Heimweh?

Dagegen gibt es heutzutage Telefonieren übers Internet mit Webcam. Allerdings überträgt das Satellitennetzwerk der Station nur kleine Datenmengen – vergleichbar mit einem DSL-Anschluss. Das Internet kann zudem nur für etwa acht Stunden täglich genutzt werden kann. Aus den Erfahrungsberichten anderer Teilnehmer weiß Dreyer, dass „die Stimmung innerhalb der Forschungsgruppe nichtsdestotrotz bemerkenswert sein soll, da ein besonderer Zusammenhalt zwischen den Menschen herrscht, die alle abgeschnitten von der Außenwelt für eine gemeinsame Sache arbeiten.“