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中微子:寻找那一缕蓝光
发布时间:2024-12-15
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虽然中微子数量众多,但却很难被检测到。这是因为它不带电,几乎不和其他物质相互作用。这里用了“几乎”一词,说明它仍然可能会和其他物质起作用,只是可能性非常小。在100亿个中微子中,只有一个会与物质发生作用,一百亿分之一的概率,比抽中超级六合彩还要难。

那么,怎么能捕获到百亿分之一的那种“偶遇”呢?

科学家发现中微子与原子相撞,会产生带电粒子,当它的传播速度超过相同环境(介质)中的光速时,就会发出蓝色光束,也被称作“切伦科夫辐射”。探测器可以捕获这束蓝光,进而推测出引发反应的中微子的进入方向、能量,可能还能获知它的形态。因此,寻找这一缕蓝光,就成了中微子研究者梦寐以求的目标了。

要想捕获中微子和原子“偶遇”时那一缕微弱的蓝光?科学家认为需要几个条件:

第一是“透”,需要透明的媒介。

第二是“黑”,需要在漆黑的空间里。

第三是“大”,需要容器非常大,以增加中微子与原子相撞的机会,大大提高观测成功率。

而满足这个条件的答案有很多,比如日本超级神冈探测器、加拿大萨德伯里中微子观测站等。但要是说最佳选址,无疑是在遥远的南极,这里的环境甚至可以更透、更黑、更大:

·全球大部分冰里都含有气泡或其他杂质,而南极冰经过千万年的挤压,基本上完全是由水冰组成,透明度极高,所以足够透。

·南极冰反射了太阳光,在冰下几千米的地方,见不到一丝阳光,所以足够黑。

·南极冰,幅员广阔,取之不尽用之不竭,所以足够大。

·同时,南极冰高密度压缩,这意味着它包含更多原子,因此会大大增加中微子撞击的机会。

2011年,科学家异想“冰”开,利用南极得天独厚的地理和自然条件,在阿蒙森·史考特南极站附近2.44千米深的南极冻原下,建立全球最大的中微子望远镜——“冰立方”中微子望远镜(Ice Cube neutrino telescope)。