IceCube – Neutrinosuche am Südpol

Neutrinos sind die zweithäufigsten Elementarteilchen im Universum – und zugleich die rätselhaftesten. Obwohl jede Sekunde Milliarden von ihnen auf jeden Quadratzentimeter der Erde gelangen, fliegen sie nahezu ungehindert durch unseren Planeten hindurch. Denn Neutrinos tragen keine elektrische Ladung und sind extrem reaktionsscheu. Sie stoßen so selten mit anderen Teilchen zusammen, dass Physikerinnen und Physiker gigantische unterirdische Detektoren bauen müssen, um hin und wieder ein solches Ereignis beobachten zu können. IceCube, das derzeit größte Neutrino-Observatorium der Welt, befindet sich an einem der kältesten Orte der Erde: in der Antarktis.

Lichtspuren im tiefen Eis der Antarktis

IceCube (englisch für „Eiswürfel“) ist im tiefen Eis am geografischen Südpol eingelassen, direkt unter der Amundsen-Scott-Südpolstation. Seit Dezember 2010 hält das Teleskop, das von der internationalen IceCube Collaboration betrieben wird, Ausschau nach Neutrinos, die uns mit besonders hohen Energien aus dem Weltall erreichen.

Die Grafik zeigt den Aufbau des IceCube-Observatoriums in der Antarktis, von der Eisoberfläche bis hinunter zum Felsuntergrund. Der Neutrino-Detektor schließt das Volumen eines sechseckigen Prismas ein. Seine 5160 Lichtsensoren sind an 86 Stahltrossen in einer Tiefe zwischen 1450 und 2450 Metern ins Eis eingeschmolzen. Sie ähneln kleinen Perlen, die an vielen parallelen Schnüren hängen. Im zentralen Bereich von IceCube sind der Subdetektor DeepCore und der Vorgänger AMANDA als kleine Zylinder dargestellt. In der Mitte der sechseckigen Eisoberfläche steht das zentrale IceCube-Labor, drumherum sind die kreisförmigen IceTop-Tanks regelmäßig verteilt.
3D-Ansicht des IceCube-Observatoriums

Das Herzstück der Anlage, der große IceCube-Detektor, besteht dabei aus 5160 hochempfindlichen Lichtsensoren – sogenannten Digitalen Optischen Modulen (DOMs) – die 1450 bis 2450 Meter tief ins antarktische Eis eingeschmolzen sind. Zusammen mit elektronischen Bauelementen zur Signalverarbeitung stecken sie in druckfesten, etwa basketballgroßen Glaskugeln, die jeweils im Abstand von 17 Metern an 86 Stahltrossen befestigt sind. Die Stahltrossen sind dabei gleichmäßig in einem Abstand von 125 Metern über einen Quadratkilometer verteilt. Insgesamt umschließt der IceCube-Detektor einen Kubikkilometer Eis – und ist damit der größte Teilchendetektor der Welt.

Die Sensoren von IceCube können Neutrinos allerdings nicht direkt „sehen“. Sie fangen vielmehr die schwachen Lichtsignale auf, die aufblitzen, wenn Neutrinos mit den Atomkernen im antarktischen Eis zusammenstoßen. Bei den Kollisionen entstehen nämlich geladene Teilchen – meist Myonen oder Tauonen, die schwereren Verwandten der Elektronen – die sich schneller fortbewegen, als es ein Lichtstrahl im Eis könnte. Entlang ihrer Flugbahn bringen sie die Eismoleküle zum Leuchten: das bläuliche Tscherenkow-Licht entsteht. Das ist ein physikalischer Effekt, der dem Überschallknall eines Flugzeugs ähnelt. Die Module registrieren, verstärken und digitalisieren diese Lichtsignale und leiten sie nach oben an das IceCube-Datenzentrum. Dort werden die Daten aus allen 86 IceCube-Strängen zusammengeführt, aufbereitet und via Satellit zur Auswertung an die beteiligten Forschungsinstitute gesendet.

Eine Glaskugel, etwa so groß wie ein Basketball, ist in der Mitte dreier stählerner Seile aufgehängt. Sie umschließt mehrere elektronische Platinen, die in Lagen übereinander geschichtet sind. Um die Glaskugel verläuft ein breiter metallischer Ring, auf dem die Forschenden mit ihren Namen unterschrieben haben und ihrer Mission viel Glück wünschen.
Lichtsensor für IceCube

Der Südpol bietet als Standort viele Vorteile: Das Eis ist dort fast drei Kilometer dick und kristallklar. Denn um Neutrinos nachzuweisen, benötigen die Forschenden ein optisch durchsichtiges Medium, in dem die „Geisterteilchen“ ihre Lichtspuren hinterlassen können. Da es zu aufwendig wäre, ein solches Medium in riesigen Mengen herzustellen, greifen sie auf Wasser oder Eis als natürliches Detektormaterial zurück. Zudem gibt es mit der Amundsen-Scott-Station bereits eine geeignete Infrastruktur. Im antarktischen Sommer können dort Flugzeuge landen und starten, sodass Personen und Ausrüstung von McMurdo, der amerikanischen Forschungs- und Logistikstation am Rande der Antarktis, eingeflogen werden können.

Boten aus dem Weltall

Die meisten Neutrinos, die zur Erde gelangen, stammen aus der Sonne oder der Erdatmosphäre. Sie entstehen in verschiedenen Kernreaktionen, etwa wenn Wasserstoffkerne in der Sonne zu Helium verschmelzen, oder wenn kosmische Strahlung auf Atomkerne in der Atmosphäre trifft. Viel seltener sind Neutrinos, die von Orten jenseits unseres Sonnensystems stammen: die sogenannten astrophysikalischen Neutrinos. Sie haben ihren Ursprung in explodierenden Sternen , der Umgebung Schwarzer Löcher und anderen extremen kosmischen Objekten. Auf ihrer Reise durch das Weltall können sie ganze Galaxien ungestört durchqueren – und bringen so auf direktem Wege Informationen über ihre Entstehungsorte mit.

Der IceCube-Detektor wurde in erster Linie gebaut, um solche astrophysikalischen Neutrinos nachzuweisen. Sein riesiges Detektorvolumen ermöglicht es, die besonders seltenen Neutrinos mit Energien von vielen hundert Teraelektronenvolt einzufangen. Zum Vergleich: Der Large Hadron Collider (LHC) am CERN beschleunigt Protonen auf eine Energie von 6,5 Teraelektronenvolt, während die Sonne Neutrinos mit weniger als 10 Megaelektronenvolt erzeugt. Die IceCube-Neutrinos wurden also von ihren kosmischen Quellen auf weit höhere Energien beschleunigt. Wo das genau geschieht und welche Mechanismen den Neutrinos diese hohen Energien verleihen, wollen die Forschenden mithilfe von IceCube herausfinden.

Von oben oder von unten?

Neutrinos sind jedoch nicht die einzigen Teilchen, die ihre Spuren im Eis hinterlassen. Das IceCube-Observatorium registriert ungefähr zehn Millionen Ereignisse am Tag, von denen nur etwa zweihundert auf Neutrinos zurückgehen. Die übrigen stammen größtenteils von Myonen aus Teilchenschauern. Diese entstehen, wenn kosmische Strahlung – meist Protonen oder Heliumkerne – auf die Erdatmosphäre über dem Südpol treffen.

Ein Laborcontainer steht auf einer Eisfläche auf einem Geflecht aus Stelzen, dahinter ein blaugrauer Himmel. Links und rechts ragen zwei runde Türme empor, die über flache Stege mit dem Container verbunden sind. Von links führt eine Außentreppe in das Gebäude.
IceCube-Datenzentrum am Südpol

Wie gelingt es den IceCube-Beteiligten, die wenigen Neutrinos aus der Ereignisflut herauszupicken? Eine Faustregel lautet: Alles Gute kommt von unten oder startet in der Mitte. Ein Teilchen, das den IceCube-Detektor von unten nach oben passiert, muss vorher einmal die ganze Erde durchquert haben. Also kann es nur ein Neutrino sein, da alle anderen Teilchen in unserem Planeten steckenbleiben würden. Myonen aus atmosphärischen Teilchenschauern laufen hingegen von oben in den Detektor hinein. Zudem gibt es Lichtspuren, die von oben nach unten laufen, aber erst mitten im Detektor beginnen. Diese Signale stammen ebenfalls von Neutrinos – denn auf geladene Teilchen würden die Lichtsensoren bereits im oberen Teil von IceCube ansprechen.

Haben die Forschenden ein Neutrino „dingfest“ gemacht, können sie seine Flugrichtung aus den Ankunftszeiten der Lichtblitze an den verschiedenen Sensoren bestimmen und seine Energie abschätzen. Daraus wiederum können sie rückschließen, aus welchen kosmischen Regionen die Neutrinos stammen und wie sie entstanden sind.

Kosmische Strahlung im Blick mit IceTop

Das Neutrino-Observatorium kann aber noch mehr: Oberhalb jeder der 86 Stahltrossen stehen zwei mit Wassereis gefüllte Tanks, in denen jeweils zwei weitere Lichtsensoren eingefroren sind. Dieses Netz aus 162 Eistanks bzw. 324 Lichtsensoren bildet den Oberflächendetektor IceTop, der wie ein „Deckel“ auf dem IceCube-Detektor liegt. IceTop ermöglicht es den Forschenden, kosmische Strahlung nachzuweisen und zu untersuchen. Dabei handelt es sich um geladene Teilchen aus dem Weltraum, die ebenfalls ständig die Atmosphäre durchdringen. Woher die kosmische Strahlung kommt, ist eines der größten Rätsel der Astroteilchenphysik.

Klarer, blauer Himmel, die Sonne scheint. Ein Wissenschaftler steht in dicker Winterkleidung vornübergebeugt im antarktischen Schnee und hält ein aufgerolltes Kabel in den Händen. Hinter ihm ragt einer der kreisrunden IceTop-Tanks empor.
IceTop-Tank an der Oberfläche

Was man bisher weiß: praktisch alle chemischen Elemente die schwerer als Helium sind, entstanden in gewaltigen Sternexplosionen, den Supernovae. Und sowohl Supernovae als auch ihre Überreste beschleunigen Teilchen auf hohe Energien. Die Details dieser Vorgänge sind jedoch nur vage bekannt. Das IceTop-Experiment misst im Bereich von Petaelektronenvolt. Bei diesen Energien erwarten die Physikerinnen und Physiker, dass die kosmische Strahlung vor allem aus unserer eigenen Galaxie kommt, etwa aus Supernova-Resten wie dem Krebsnebel. Damit ergänzt IceTop das Pierre-Auger-Observatorium, das kosmische Strahlung bei noch höheren Energien erforscht, aber auch Gammateleskope wie H.E.S.S. und MAGIC.

DeepCore: Erweiterung für niedrige Energien

Das Neutrinoteleskop bietet noch eine weitere Besonderheit: In einer Tiefe von 2100 bis 2450 Metern sind acht der 86 Stahltrossen dichter angeordnet als die anderen. Die Lichtsensoren liegen hier senkrecht nur 7 Meter und waagerecht 70 Meter auseinander. Zusammen bilden sie DeepCore, einen „Detektor im Detektor“, der Neutrinos mit niedrigeren Energien nachweisen kann als der Hauptdetektor IceCube. DeepCore senkt die Energieschwelle auf 10 Gigaelektronenvolt.

DeepCore wurde ursprünglich gebaut, um nach indirekten Anzeichen für Dunkle Materie zu suchen. Ohne die Schwerkraft dieser rätselhaften, unsichtbaren Substanz, die rund 27 Prozent der gesamten Energie des Universums ausmacht, würden Galaxien nicht zusammenhalten, sondern einfach auseinanderfliegen. Physikerinnen und Physiker gehen davon aus, dass die Dunkle Materie aus bisher unbekannten Elementarteilchen besteht, etwa aus den sogenannten WIMPs (weakly interacting massive particles). Der Theorie zufolge sollen sich diese WIMPs im Inneren von Himmelskörpern wie unserer Sonne ansammeln und dort in andere Teilchen zerstrahlen, wenn sie aufeinandertreffen. Dabei entstehen Neutrinos mit hohen Energien, die sich im DeepCore-Detektor bemerkbar machen müssten. Bislang haben die IceCube-Forschenden jedoch keine Hinweise auf solche WIMP-Neutrinos in den Daten gefunden; sie konnten lediglich neue Ausschlussgrenzen setzen.

Blick von oben in ein rundes, tiefes Bohrloch im antarktischen Eis mit etwa einem Meter Durchmesser. Darin wird gerade eine lange, schmale Stahltrosse versenkt, an der eine Glaskugel mit einem Lichtsensor für IceCube hängt.
Ein Lichtsensor wird im antarktischen Eis versenkt

Der Subdetektor punktet dafür mit anderen Qualitäten: DeepCore eignet sich hervorragend, um bestimmte Eigenschaften der Neutrinos näher zu untersuchen. So können sich Neutrinos ineinander umwandeln, das heißt zu einer anderen Neutrinosorte wechseln. Diese sogenannten Neutrinooszillationen wurden endgültig durch Ergebnisse des Super-Kamiokande-Detektors in Japan und des Sudbury Neutrino Observatory (SNO) in Kanada bestätigt. Für diese Entdeckung, die letztlich bedeutet, dass Neutrinos eine Masse haben, gab es im Jahr 2015 den Physik-Nobelpreis. Mit DeepCore konnten die IceCube-Beteiligten nun messen, wie diese Umwandlungen bei viel höheren Energien als denen von Superkamiokande und SNO ablaufen.

Mit DeepCore und der geplanten weiteren Verdichtung der Sensoren „PINGU“ wird auch untersucht, in welcher Reihenfolge die Massen der Neutrinos sortiert sind – die sogenannte Massenhierarchie. Das ist insofern ein Problem, als das Standardmodell der Teilchenphysik nicht erklären kann, warum die Neutrinos überhaupt eine Masse besitzen. Es beschreibt drei verschiedene Arten von Neutrinos – Elektron-, Myon- und Tau-Neutrino – denen die drei geladenen Teilchen Elektron, Myon und Tauon zugeordnet sind. Die beiden letzteren haben eine viel größere Masse als das Elektron. Da liegt die Vermutung nahe, dass auch das Myon- und Tau-Neutrino viel schwerer sein müssten als das Elektron-Neutrino. Das ist aber bisher unklar. Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler hoffen, mithilfe von IceCube und DeepCore einen Ansatzpunkt dafür zu finden, wie man das Standardmodell erweitern und durch ein allgemeineres Modell ersetzen kann.

Das Forschungsprogramm des IceCube-Observatoriums ist insgesamt also breit aufgestellt: Es reicht vom Hauptziel, der Suche nach den Quellen der astrophysikalischen Neutrinos und der kosmischen Strahlung, bis hin zur Suche nach Dunkler Materie und einer Physik jenseits des Standardmodells.

Ernie, Bert und Co. – Entdeckungen mit IceCube

IceCube wurde nach knapp sechs Jahren Bauzeit am 18. Dezember 2010 fertiggestellt. Zwei Jahre später gelang mit dem Neutrinoteleskop der erste Durchbruch: Forschende entdeckten in den Messdaten von IceCube zwei Ereignisse mit Energien von jeweils 1,1 und 1,0 Petaelektronenvolt – deutlich höhere Werte, als man sie für Neutrinos aus der Erdatmosphäre erwartet. IceCube hat damit erstmals hochenergetische astrophysikalische Neutrinos aufgespürt, die aus den Tiefen des Weltalls zu uns gelangen, und damit ein neues Fenster zum Kosmos aufgestoßen. Diese bahnbrechende Entdeckung wurde vom Magazin „Physics World“ zum „Durchbruch des Jahres 2013“ gekürt.

Die IceCube-Beteiligten tauften die beiden Neutrinos „Ernie“ und „Bert“, nach zwei Figuren aus der Kinder-Fernsehserie „Sesamstraße“. Und Ernie und Bert sollten nicht allein bleiben. In den Messdaten der Jahre 2010 bis 2012 fanden die Forschenden oberhalb der Energieschwelle von 30 Teraelektronenvolt insgesamt 54 solcher hochenergetischen Neutrinos. Eines davon hatte die doppelte Energie von 2,2 Petaelektronenvolt – und bekam den passenden Namen „Big Bird“.

Vier Bilder, jeweils in Paaren untereinander angeordnet, zeigen die verschiedenen Spuren, die die vier Neutrinos mit den höchsten Energien im IceCube-Detektor hinterlassen haben. Die Spuren sind durch senkrechte, parallele Reihen von Kugeln dargestellt, die an Perlenschnüre erinnern. Die Kugeln sind dabei unterschiedlich groß und verschieden eingefärbt, so, als hätte man die Perlenschnüre an einigen Stellen aufgeblasen.
Ernie, Bert und Co. – vier Neutrinos mit den höchsten Energien

Das Neutrino-Ereignis mit der bisher höchsten Energie wurde in Deutschland von der RWTH Aachen entdeckt: Es wurde am 11. Juni 2014 aufgezeichnet. Dabei ist ein Myon regelrecht durch den IceCube-Detektor „durchgerauscht“. Anders als Ernie, Bert und Big Bird, die ihre Energie vollständig im Detektor abgegeben haben, hat dieses Myon nur einen Teil seiner Energie – nämlich 2,6 Petaelektronenvolt – innerhalb von IceCube abgestrahlt. Die Forschenden schätzen, dass das Neutrino, von dem das Myon erzeugt wurde, etwa die dreifache Energie hatte, also rund 8 Petaelektronenvolt. Da lag für Fußballbegeisterte der inoffizielle Name „Kloppo“ auf der Hand. Offiziell hat es im IceCube-Konsortium bisher allerdings noch keinen Namen erhalten.

Ein weiteres wichtiges Ergebnis sind die bereits vorgestellten Neutrinooszillationen, die mit DeepCore, dem dicht bestückten Kernbereich von IceCube, an Neutrinos aus der Erdatmosphäre gemessen wurden. Auf diese Frage, die eigentlich aus der Teilchenphysik kommt, konnten die Forschenden genauso präzise Antworten liefern wie vergleichbare Experimente an Teilchenbeschleunigern – wie etwa am Fermi National Accelerator Laboratory in den USA. Damit hat DeepCore alle Erwartungen übertroffen.

Zudem konnten die IceCube-Beteiligten scharfe Ausschlussgrenzen für eine mögliche vierte Sorte von Neutrinos aufstellen, die seit einigen Jahrzehnten immer wieder als Erklärungen für verschiedene Anomalien diskutiert wird: die sogenannten „sterilen Neutrinos“, die nicht nur schwach, sondern – außer über die Schwerkraft – gar nicht wechselwirken sollen. Diese exotische Neutrinosorte sollte zum Beispiel erklären, warum sehr dicht an Kernreaktoren weniger Antineutrinos gemessen werden als erwartet.

Darüber hinaus liefert der IceCube-Detektor auf vielen Feldern weltbeste Obergrenzen, nicht nur für Dunkle Materie, sondern etwa auch bei der Suche nach magnetischen Monopolen, die aus dem Urknall stammen. Diese Gegenstücke zu elektrischen Einzelladungen wurden bislang nicht entdeckt.

Finanzierung und deutsche Beteiligung

Das IceCube-Observatorium wird von einem internationalen Konsortium betrieben, in dem über 300 Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler aus 12 Ländern mitarbeiten, davon rund neunzig aus Deutschland. Federführend sind die USA: Die University of Wisconsin in Madison koordiniert die Zusammenarbeit, und die National Science Foundation hat mit 242 Millionen US-Dollar den größten Teil der Baukosten von 279 Millionen US-Dollar übernommen.

Die Symbole für sechs Leptonen sind in zwei Dreierreihen zusammen mit ihren Massenwerten angeordnet. Die obere Reihe zeigt von links nach rechts das Elektron-Neutrino, Myon-Neutrino und Tau-Neutrino. Direkt unter den Neutrinos sind die zugehörigen geladenen Teilchen dargestellt: Elektron, Myon und Tauon. Jede Spalte bildet eine Familie von Leptonen. Die Massen der Teilchen nehmen von der ersten zur dritten Familie, also vom Elektron zum Tauon hin zu.
Die drei Leptonen-Familien

Deutschland beteiligt sich als zweitstärkste Partnernation an dem Projekt mit einem Anteil von rund 20 Millionen Euro. So haben deutsche Forschungsgruppen etwa ein Viertel der 5160 optischen Module und einen wesentlichen Teil der Empfangselektronik an der Oberfläche beigesteuert. Insbesondere sind Mittel in den Bau des DeepCore-Detektors im Zentrum von IceCube geflossen. Eine führende Rolle spielt dabei das Deutsche Elektronen-Synchrotron DESY, das vom Bundesministerium für Bildung und Forschung institutionell gefördert wird. So wurden beispielsweise die Lichtsensoren am Standort Zeuthen des DESY zusammengesetzt und getestet. Im Verbund sind die Entwicklungsarbeiten deutscher Universitätsgruppen für verschiedene Komponenten des Detektors maßgeblich.

Darüber hinaus fördert das Bundesforschungsministerium Arbeiten an IceCube im Rahmen der Verbundforschung. In den letzten beiden Förderperioden (2011 bis 2017) wurden insgesamt 15 Vorhaben mit einer Fördersumme von rund 4,8 Millionen Euro unterstützt. In den Projekten entwickeln deutsche Forschungsgruppen neue Experimentiertechniken und Analysemethoden, um die Empfindlichkeit des Neutrinoteleskops zu verbessern und seine Detektionsrate zu erhöhen. Schätzungsweise ein Drittel der wissenschaftlichen Veröffentlichungen rund um IceCube kommt aus Deutschland – auch dank der zahlreichen Universitätsgruppen, die über die Verbundforschung eingebunden sind. Im aktuellen Förderzeitraum (2018 bis 2020) stehen vorbereitende Arbeiten für mögliche Erweiterungen und Verbesserungen von IceCube im Mittelpunkt, die mit 3,9 Millionen Euro gefördert werden. Mit einem erweiterten Detektor wollen die Forschenden herausfinden, aus welchen Quellen die Neutrinos genau kommen, denn das ist bisher nicht bekannt.

IceCube ist Mitglied im Global Neutrino Network, dem auch die Konsortien der anderen großen Neutrino-Observatorien – ANTARES, Baikal und KM3NeT – angehören. Das internationale Netzwerk wurde 2013 ins Leben gerufen, um den wissenschaftlichen Austausch zu fördern und eine gemeinsame Strategie für die Neutrinoastronomie zu erarbeiten. So haben die IceCube-Beteiligten bereits einige Analysen gemeinsam mit ihren Kolleginnen und Kollegen von ANTARES durchgeführt, um gewisse Himmelsbereiche, die beide Teleskope sehen, mit höherer Empfindlichkeit zu erforschen. Neue Erkenntnisse verspricht auch der sogenannte Multi-Messenger-Ansatz, bei dem die astrophysikalischen Quellen über zusätzliche Kanäle beobachtet werden, etwa mit elektromagnetischen Wellen und kosmischer Strahlung.

Steckbrief IceCube

Typ:

Neutrinoteleskop, ergänzt durch ein Detektorfeld für kosmische Strahlung

Technologie:

Lichtsensoren für Tscherenkow-Strahlung:
Digitale Optische Module (DOMs)

Standort:

geografischer Südpol in der Antarktis

Betreiber:

IceCube Collaboration

Baukosten:

279 Millionen US-Dollar

Deutscher Anteil an Baukosten:

rund 20 Millionen Euro

Baubeginn:

2004

Inbetriebnahme:

18. Dezember 2010

Detektorvolumen:

1 Kubikkilometer = 1 Milliarde Kubikmeter

Tiefe im antarktischen Eis:

1450 bis 2450 Meter

Lichtsensoren im IceCube-Detektor:

5160

Abstand der Lichtsensoren in IceCube:

vertikal 17 Meter
horizontal 125 Meter

Optimales Energiefenster von IceCube:

etwa 1 Teraelektronenvolt bis 10 Petaelektronenvolt

Winkelauflösung von IceCube:

0,5 Grad für Myon-Neutrinos
10 bis 20 Grad für Elektron- und Tau-Neutrinos

Lichtsensoren im Subdetektor DeepCore:

vertikal 7 Meter
horizontal 70 Meter

Energieschwelle von DeepCore:

etwa 10 Gigaelektronenvolt

Lichtsensoren des Oberflächendetektors IceTop:

324

Beteiligte deutsche Forschungsinstitute:

RWTH Aachen, Humboldt-Universität Berlin, Universität Bochum, TU Dortmund, Universität Erlangen-Nürnberg, Universität Mainz, TU München, Universität Münster, Universität Wuppertal, Deutsches Elektronen-Synchrotron (DESY-Zeuthen), Karlsruher Institut für Technologie, Max-Planck-Institut für Physik (München)

Beteiligte Länder:

12: Australien, Belgien, Dänemark, Deutschland, Großbritannien, Japan, Kanada, Neuseeland, Republik Korea, Schweden, Schweiz, USA