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  • 冰立方中微子天文台

    南极冰立方中微子天文台(IceCube Neutrino Observatory,简称为“冰立方”IceCube)是由美国国家自然科学基金会资助的,由86根装备了传感器的电缆所组成,这些电缆一头连在地表实验室中,另一头从冰洞向下延伸至2.5公里的深度。该天文台耗资2.79亿美元,是同类天文台中最大的一座,它的使命是去搜寻可以穿透几乎所有物质的神秘亚原子微粒——中微子。

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    简介/冰立方中微子天文台 编辑

    冰立方中微子天文台,位于南极洲约2.4公里深的冰层下,经过长达10年的钻洞作业后于2010年建成,由美国国家自然科学基金会资助,全球40个学术机构参与建立。“冰立方”是一个容积为1立方公里的六方体,耗费超过2.7亿美元(约合人民币17亿元)。[1]

    冰立方天文台是由86根装备了传感器的电缆所组成,这些电缆一头连在地表实验室中,另一头从冰洞向下延伸至2.5公里的深度。它的使命是去搜寻可以穿透几乎所有物质的神秘亚原子微粒——中微子[2]

    中微子-内部结构模型图中微子-内部结构模型图[3]

    发展历史/冰立方中微子天文台 编辑

    自2004年起冰立方开始施工建造,是一个容积为完整一立方公里的六方体,耗费超过2.7亿美元。

    2006年,第一台探测器被埋入地下。[4]

    2010年12月份,天文台在南极建造完工。[5]

    建造地点/冰立方中微子天文台 编辑

    科学家们认为,在地球上,每天都有数以兆计的中微子穿过而不留一点痕迹。而如果有一个中微子偶然撞上冰层原子或水分子,就会散发一道蓝光,“冰立方”就能侦测出来。因此,科学家们把“天文台”置于冰层丰富的南极。冰层就像一张网,可以隔离中微子,让人们更容易发现它们;此外,冰层也会保护望远镜免遭辐射。[1]

    设备/冰立方中微子天文台 编辑

    冰立方阵列由放进很深的冰洞里的众多传感器串组成。冰立方阵列由放进很深的冰洞里的众多传感器串组成。

    天文台的“望远镜”是由深埋南极冰川底下的5160个光学感应器所组成,每个感应器约一个篮球大小,它们所占的容积达一立方公里。[6] 科学家们为5160个光学传感器钻了86个冰洞,每两个洞之间相隔800米,而每一条冻结在洞里面的电缆包含有60个光学传感器。[1]

    2013年4月,科学家们通过“冰立方望远镜”发现了一对中微子,它可能是自1987年以来发现的第一对来自太阳系以外的神秘粒子。如果这一发现被证实,那么它可能引发一种研究宇宙的新方法,这或可能帮助解开一系列宇宙之谜。[7]

    探测原理/冰立方中微子天文台 编辑

    宇宙射线是一种以接近光速运行的高能量粒子流,它们进入地球大气层后与空气中的原子发生碰撞,产生电荷进而引发闪电雷暴现象。宇宙射线中的高能粒子轰击其他物质的原子时,将会产生辐射和中微子,而中微子是宇宙中除光子之外最多的粒子。但它们不带电荷且几乎没有质量,以致于它们可以穿过岩石、金属,甚至人体,因此很难探测到中微子。在极少情况下,中微子会撞到原子,然后产生一种被称为μ子的粒子以及一种蓝光闪烁,“冰立方”中微子天文台的探测器就可以捕获这闪烁。[8]

    主要作用/冰立方中微子天文台 编辑

    深入冰层深入冰层

    “冰立方”包括了数千台深埋于地下的探测器,当这些能够自由穿越于星系之中、且能量很高的宇宙射线及粒子与南极冰雪中的原子发生碰撞时,将会产生稍纵即逝的蓝光闪烁,此时极度敏感的探测器便可记录下这些闪光。然后探测器会通过对撞击而生的关于闪光特征的记录,锁定这些闪光的运行路径,从而帮助科学家揭示出它们来自银河系中的具体方位。

    科学家们现在希望当这台设备最终建成之后将帮助他们确定到底是何种机制生成了这些自由穿越于星系之中的高能宇宙射线以及中微子。

    此外,科学家预料这种和中微子的碰撞事件发生概率极低,可能每年只会出现几次,但是自从2006年第一台探测器被埋入地下以来,他们已经探测到了若干次这样的撞击事件。[4]

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    参考资料
    [1]^引用日期:2013-04-21
    [2]^引用日期:2013-04-21
    [3]^引用日期:2013-07-04
    [4]^引用日期:2013-04-21
    [5]^引用日期:2013-04-21
    [6]^引用日期:2013-04-21
    [7]^引用日期:2013-04-28
    [8]^引用日期:2013-04-21

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