Gelegen op het zuidelijkste punt op aarde, heeft de 280-tons, 10 meter brede zuidpooltelescoop astronomen geholpen de aard van donkere energie te ontrafelen en de feitelijke massa van neutrino's te ontrafelen - ongrijpbare subatomaire deeltjes die het universum doordringen en tot zeer recentelijk werd gedacht dat deze volledig zonder meetbare massa was.
De door NSF gefinancierde Zuidpooltelescoop (SPT) is speciaal ontworpen om de geheimen van donkere energie te bestuderen, de kracht die naar verluidt de onophoudelijke (en blijkbaar nog steeds versnellende) uitdijing van het heelal aandrijft. Dankzij zijn waarnemingsvermogen op de millimetergolf kunnen wetenschappers de kosmische microgolfachtergrond (CMB) bestuderen die de nachtelijke hemel doordringt met de 14 miljard jaar oude echo van de oerknal.
Op de afdruk van de CMB zijn de silhouetten van verre melkwegclusters aangebracht - enkele van de meest massieve structuren die zich in het heelal vormen. Door deze clusters te lokaliseren en hun bewegingen in kaart te brengen met de SPT, kunnen onderzoekers zien hoe donkere energie - en neutrino's - ermee omgaan.
"Neutrino's behoren tot de meest voorkomende deeltjes in het universum", zegt Bradford Benson, een experimentele kosmoloog aan het Kavli Institute for Cosmological Physics van de University of Chicago. "Ongeveer een biljoen neutrino's passeren elke seconde door ons heen, hoewel je ze nauwelijks zou opmerken omdat ze zelden interageren met 'normale' materie."
Als neutrino's bijzonder massief zouden zijn, zouden ze een effect hebben op de grootschalige clusters van sterrenstelsels die met de SPT worden waargenomen. Als ze geen massa hadden, zou er geen effect zijn.
De resultaten van het SPT-samenwerkingsteam vallen echter ergens tussenin.
Hoewel slechts 100 van de 500 tot dusver geïdentificeerde clusters zijn onderzocht, heeft het team een redelijk betrouwbare voorlopige bovengrens kunnen stellen aan de massa neutrino's - nogmaals, deeltjes waarvan ooit werd aangenomen dat ze Nee massa.
Eerdere tests hebben ook een ondergrens toegewezen aan de massa van neutrino's, waardoor de verwachte massa van de subatomaire deeltjes is verkleind tot tussen 0,05 en 0,28 eV (elektronvolt). Zodra het SPT-onderzoek is voltooid, verwacht het team een nog zekerder resultaat van de massa van de deeltjes.
"Met de volledige SPT-dataset zullen we extreem strakke beperkingen kunnen stellen aan donkere energie en mogelijk de massa van de neutrino's kunnen bepalen", aldus Benson.
"We zouden heel dicht bij het nauwkeurigheidsniveau moeten zijn dat nodig is om de neutrinomassa's te detecteren," merkte hij later op in een e-mail aan Space Magazine.
Dergelijke nauwkeurige metingen zouden niet mogelijk zijn geweest zonder de Zuidpooltelescoop, die dankzij zijn unieke locatie gedurende zeer lange tijd een donkere hemel kan waarnemen. Antarctica biedt ook SPT een stabiele atmosfeer, evenals zeer lage niveaus van waterdamp die anders zwakke millimetergolflengtesignalen zouden kunnen absorberen.
"De Zuidpooltelescoop heeft bewezen een kroonjuweel te zijn van astrofysisch onderzoek uitgevoerd door NSF in Antarctica", zegt Vladimir Papitashvili, programmadirecteur Antarctische Astrofysica en Geospace Sciences bij NSF's Office of Polar Programmes. "Het heeft ongeveer twee dozijn peer-reviewed wetenschappelijke publicaties geproduceerd sinds de telescoop op 17 februari 2007 zijn 'eerste licht' ontving. SPT is een zeer gericht, goed beheerd en verbazingwekkend project."
De bevindingen van het team werden op 1 april gepresenteerd door Bradford Benson tijdens de bijeenkomst van de American Physical Society in Atlanta.
