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    冰立方寻找中微子 冰立方中微子

    时间:2019-02-12 04:36:38 来源:达达文档网 本文已影响 达达文档网手机站

      你当然见过望远镜,嗯,没错,或许你还用天文望远镜观测天体。是啊,那都是非常棒的体验。不过。如果给你一个机会,踏上南极冰原,深入冰层深处,使用一种特殊的天文望远镜,你会跃跃欲试吗?
      
      南极的冰面下
      
      天文望远镜用来观测天体运行,揭示宇宙奥秘,通常在能见度好、大气污染轻、环境干扰少的地区都可以建造并运行,讲究一点的,会选择在高原一类地区建造大型天文望远镜,以便获得更好的观测条件。可是,没听说过非得在南极造天文望远镜的呀!
      别怀疑,这不是假新闻。实际上,从2006年起,来自8个国家的科学家们就在南极大陆上忙活开了。他们选择的是美国的阿蒙森・斯科特南极科考站附近的一处冰原,这里面积广大,地势平坦。如果你去了那里,你会有一个奇怪的发现:冰面上并没有天文望远镜的踪影啊!
      难道科学家们忙活了好几年,啥都没建成?不不,2010年,这座望远镜就完全建成了,只不过,它位于距离地面2500米的冰层中!
      
      寻找中微子
      
      真邪门,哪有把望远镜安装到冰层下的?这么做究竟是为了什么呢?这都是因为,这座名叫“冰立方”的望远镜,是用来寻找观测中微子的。
      
      什么是中微子呢?
      
      原来,在宇宙中有一种看不见摸不着的微小粒子,这就是中微子。科学家推测,在宇宙诞生的大爆炸等剧烈活动中,产生了中微子,也有可能,黑洞等质量极大的天体也会抛射出中微子。中微子是目前人类已知的最“坚决”的粒子,它们不知疲倦地在宇宙中沿着既定线路高速运行,没有任何东西能改变它们的行进方向,而遇到任何胆敢“阻挠”自己前进的物体,它们也会非常轻松地穿过去,简直就是无视所有物质!
      中微子很牛吧?也因为这样,中微子很难被观测和捕捉到。但科学家还必须要研究它们,这可不是因为科学家吃饱了撑的没事干,而是因为,中微子可能诞生于宇宙形成之初,是名副其实的“老资历物质”,通过研究它们,可以解答很多宇宙的谜团。
      
      并不陌生的中微子
      
      有些同学可能觉得中微子这种东西好像有点熟悉,没错,在灾难大片《2012》中,正是由于中微子爆发,引起了地球内部的变化,导致整个地壳升温,板块剧烈变动,最终导致毁灭性的地震和火山喷发。中微子真的对地球有这么大危害吗?其实,中微子能够给地球持续“加热”,甚至“引爆”地球,这种可能性是非常小的。因为中微子会穿透地球,并不会“撞击”到地核后释放能量,所以对地核的影响并不是很大。
      
      中微子很难找
      
      好了,我们已经大概了解了冰立方望远镜的使命,可是,观测中微子却没那么容易。因为,中微子的速度太快,而且不被任何东西阻挡,所以想直接观测到非常困难。不过,科学家发现,当中微子与其他物质的原子相遇时,瞬间的撞击会产生一种叫μ的粒子,同时发出一种极其微弱的蓝光。这样一来,观测中微子就有了可能!
      可是,宇宙中的粒子成千上万,如果将天文望远镜对准天空,就会同时观测到数不清的微粒子,中微子与原子撞击产生μ粒子的蓝光又过于微弱,根本突出不了。要是能把其他粒子都过滤掉就好啦……嗯,这并不是什么奢望,别忘了,只有中微子可以穿透一切物体,那么,地球这个巨大的物体不就是个天然的过滤屏障吗?
      用地球庞大的身躯将中微子以外的其他粒子阻挡下来,只有中微子穿透地球,科学家只要将观测装置朝向地下,不就能接收到从地球的那一面穿透而来的中微子了吗?
      真是好主意,这是哪个聪明的脑袋瓜儿想出来的呀!
      
      为什么选南极
      
      观测中微子的方法已经搞定了,可是,地球这么大,理论上讲,任何地点朝下观测,都可以接收到来自地球另一面的中微子,那为什么非要在天寒地冻的南极冰层下呢?
      首先,南极地区人烟稀少,可以最大程度地减少人为因素的干扰。而且,南极冰层的纯度非常高,很多都是亿万年积累形成的远古冰体,远远不是咱们冰箱里冻出的冰块所能比拟的,这样的冰层,透明度极高,可以让观测仪器更敏锐地发现中微子与原子撞击产生的μ粒子蓝光。对了,还有一点很关键,中微子望远镜需要建造在地面之下很深的地方,这样能够避免中微子刚穿透过来,就又和地球这一面的各种粒子混在一起,产生新的干扰。
      如何,你是不是已经觉得一股凉意袭来了?嗯,穿好厚厚的羽绒服,登上暖和的保暖靴,咱们这就去南极的冰下,看个究竟!
      
      冰立方的真面目
      
      和你所熟悉的天文望远镜不同,冰立方没有一个大炮似的镜筒,实际上,它的模样古怪到了极点,简单来说,就是由86个在冰面上钻探的深洞组成的“阵列”。
      每一个冰洞都深达2500米左右,为了钻探这些冰洞,科学家使用了一种热水钻,这种钻头一面融化冰层,一面向下钻探,顺利的话,一天时间就可以穿透2000米左右的冰层。冰洞钻好后,每一个洞里都会放入一束粗粗的电缆,每个电缆中包含有60个中微子传感器。这些传感器就是冰立方天文望远镜的“镜头”,它们可以在冰层深处敏锐地感应中微子的动静,捕捉那幽微难测的神秘蓝光。
      所有这些电缆垂直深入冰层以下,整个望远镜就像一个镶嵌入冰下的巨大的立方体,冰立方的名号就是由此而来啦!
      
      未来值得期待
      
      冰立方已经建成,并且,在它的建造过程中,科学家就已经启用了一部分传感器,开始收集观测信息。在未来,冰立方不仅仅会被用来观测中微子,通过对中微子的观测,还能够间接推测地核的状态(中微子毕竟是穿透过地核的家伙),而中微子到底从何而来,也可能会有确定的答案哦。科学家已经打了包票,冰立方肯定会为人类解开更多宇宙发展变化的谜团,请大家拭目以待喽!
      
      南极望远镜如何应对低温难题
      
      南极被誉为是地球上最寒冷的地方,却又是现在地球上观测天文最好的地方。不过,在南极架设望远镜不是那么容易的事,因为南极空气干冷,普通玻璃镜头在这种温度下会发生严重变形,所以在南极的天文望远镜镜头必须配置低膨胀系数的镜头。可以防止因低温而发生的变形。另外,低温还会带来镜头结霜的问题,所以在望远镜上还要装备自动导热系统,防止镜头结霜。

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