自2004年以來，每年12月，工程師們都會飛往南極，在冰層上鑽出深達8,000英尺（約2,400公尺）的冰洞。團隊會將連接60個迪斯可球大小的光感應器的纜繩放入冰洞中，然後讓冰洞凍結。目前，他們已經完成了79個這樣的冰洞，呈現網格狀分佈，邊長為半英里（約800公尺）。他們計劃在本月完成最後7個冰洞的鑽探。最終建成的將是“冰立方中微子天文台”，這是一個裝滿5320個感測器的冰塊，用於探測宇宙粒子。
中微子是由放射性衰變或核反應產生的亞原子粒子。與其他類型的系外輻射一樣，它們源自於高能量宇宙事件，並不斷轟擊地球。然而，中微子與其他宇宙粒子不同，它們不帶電荷。恆星和行星的磁場會彎曲帶電粒子的路徑，使科學家無法確定它們的來源。但中微子沿著直線運動：捕獲一個中微子，就可以追溯到它的來源，這使得它們成為探測宇宙遙遠角落最方便的工具之一。
然而，探測中微子就像用漁網捕跳蚤一樣——這些粒子極其微小，每秒鐘都有數萬億個中微子穿過地球，卻甚至不會撞擊到任何一個原子。因此，冰立方的研究人員採用了一種巧妙的技術來尋找中微子的間接證據。
每天，數十個中微子穿過冰立方偵測器時，會撞擊冰層中的氫原子或氧原子，並釋放另一個粒子－μ子，它會發出藍光。在南極近乎純淨的冰層中，光電感測器可以偵測到足球場外的這種閃光。由於數十個感測器會記錄每個μ子，科學家可以利用這些感測器三角定位中微子穿過冰層的精確路徑，並將其推算到中微子的源頭。
勞倫斯伯克利國家實驗室的物理學家斯賓塞·克萊因（Spencer Klein）將負責監測冰立方探測器的輸出，他表示，冰立方探測器的體積使其能夠測量超高能中微子——這些粒子的能量相當於羅傑·費德勒一次發球的能量。他說，這些中微子的來源仍然是個謎。目前最主要的嫌疑犯是噴射出高強度粒子流的超大質量黑洞，或是中子星與黑洞的碰撞。 “或許還有其他未知的因素，”克萊因說，“很難解釋如此高能粒子的產生機制，但它們的存在是毋庸置疑的。”
他說，這種未知的物質可能是暗物質，也就是構成宇宙90%的不可見物質。暗物質的存在早在1933年就被提出，但科學家至今對其本質和行為所知甚少。一種理論認為，暗物質由弱相互作用粒子組成。如果有足夠多的這類粒子聚集在一起，它們可能會相互湮滅，產生一波中微子，而IceCube探測器可以探測到這些中微子，從而揭示暗物質的一些特性。如果這些中微子源自地球或太陽，那就證實了暗物質粒子的存在，並且它們受到引力的吸引。如果太陽發出的中微子數量相對多於地球，則表示暗物質粒子與氫的相互作用更強，這有助於我們了解暗物質的量子行為。
一旦IceCube最後七根感測器線安裝完畢，它每天將偵測到100個中微子，是兩年前投入使用的法國中微子探測器Antares的14倍。 IceCube首席研究員法蘭西斯‧哈爾岑表示，IceCube不僅能幫助科學家辨識宇宙射線、暗物質和其他影響宇宙演化的天體的來源，也將帶來意想不到的發現。他指出，從伽利略的折射望遠鏡到哈伯太空望遠鏡，每當科學家使用更精確的工具觀測宇宙時，他們都會發現新的事物。 “如果IceCube觀測到分離的粒子對，它們可能具有超對稱性，是一種全新的、截然不同的物質，”克萊因說，“那將令人無比興奮。”
