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深海建成中微子望远镜 将透过地球看太空(图)
2008-08-05 22:41:47 来源: 作者:不详 【 】 浏览:898次 评论:0

工程人员在建造“心宿二”(ANTARES)中微子望远镜

“心宿二”(ANTARES)中微子望远镜模拟图

“心宿二”(ANTARES)中微子望远镜俯视效果图

北京时间7月16日消息,据英国《新科学家》杂志报道,一支国际小组已完成了“心宿二”(ANTARES)中微子望远镜的建造,这架望远镜将在地中海水下2.5公里处的基地探寻难于捕捉的粒子——中微子。

“心宿二”的服役期限大约为5年,如果一切顺利,科学家将在它的设计基础上研制个头更大的版本,足以与体积1立方公里的“冰块”(IceCube)中微子天文台——位于南极冰层下——相提并论。两大望远镜计划互为补充,透过地球观测太空的不同区域。

观察闪光

中微子是一种基本粒子,产生于很多天然粒子加速器,例如超新星和星系的超亮中心。物理学家希望发现暗物质湮灭过程中产生的中微子,这一过程可能在太阳内部上演。中微子与物质相互作用极弱,它们极少与原子发生碰撞,因此很难进行观察。

美国俄亥俄州立大学哥伦布分校粒子天体物理学家约翰·比科姆(John Beacom)表示,迄今为止,探测器只发现来自太阳和附近一颗超新星1987A的中微子。他说,发现所谓的宇宙中微子能够让我们了解创造它们的物体的内部动力学。“我们希望在细节上了解这台发动机的工作原理,这也就是为什么测量这种发射显得如此至关重要。”为了发现中微子存在证据,物理学家必须等待这种粒子与其它物质发生碰撞。碰撞产生的带电粒子μ介子能够发出一道闪光,在穿过冰或水等透明物体时,这道闪光可以被望远镜观察到。

深埋水下

“心宿二”望远镜的安放地址应选在深水或深冰层之下,原因在于:来自太空的带电粒子——宇宙射线在“袭击”大气层时产生中微子和μ介子。在地球大气层中产生的所有中微子穿越这颗行星时几乎不受任何阻碍,因此很难区别哪些是大气层中微子,哪些又是宇宙中微子。

在大气层中产生的能量较低的μ介子穿梭距离只有几公里,也就是说,制造类似“心宿二”和“冰块”这样深埋水下或冰层下的中微子望远镜阵列,能够确定探测到的绝大多数μ介子是否由宇宙中微子产生。更为重要的是,这些探测器能够透过地球观测宇宙,它们将整个地球作为屏障,吸收来自大气层的粒子;将望远镜至于不同半球能够更好地观测来自整个天空的中微子。

锁定银心

“心宿二”的家位于法国土伦沿岸的地中海海底附近,负责观察天空南部区域,其中就包括银河系中心。银心是一个拥挤的区域,拥有丰富的宇宙射线资源。“心宿二”利用12排垂直排列的探测器进行观察,探测器整体跨度达到大约200乘200米。每一排探测器均带着重1.5公吨左右的铁。如果“心宿二”需要维修,国际小组将触发释放钩,让望远镜起锚并浮出水面。最后一排探测列是在5月下水的,迄今为止,“心宿二”已发现数百个中微子。“心宿二”项目发言人、法国马赛粒子物理学中心约翰·卡尔(John Carr)说,这一数字似乎与在大气中产生的数量一致。

一块踏脚石

在确定这些粒子来自何处时,研究小组可能发现有些粒子的真实身份是宇宙粒子。卡尔在接受《新科学家》采访时说:“如果能够发现一些距离地外源头1光年的中微子,我们会异常兴奋的。这将是一次具有重要意义的发现。”

除了“心宿二”外,位于地中海的另外两个中微子望远镜也在制造之中。所有这些都是与一架南半球中微子望远镜有关的试验计划,它们将与南极的“冰块”类似,体积达1立方公里。现在,其他天文学家正将目光聚焦拜卡湖,计划在湖中制造一个类似大小的望远镜。相对于个头较小的同伴来说,这些望远镜能够对巨大太空区域进行探测,进而提高科学家捕获宇宙中微子的可能性。比科姆在接受《新科学家》采访时说:“‘心宿二’除了完成自己的使命外,同时也充当着一些更大项目的踏脚石。我们确信,一个体积1立方公里的望远镜将是真正吸引人的事情开始的地方。”


Tags: 责任编辑:酷酷风
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