 中微子也許并不能真的超越光速，但它們的確是一種非常獨(dú)特的粒子。中微子與其他物質(zhì)之間的作用非常微弱，使得它們可以幾乎毫無(wú)阻礙的穿過(guò)地球和我們的身體，以及周?chē)械囊磺?。如果把高能電子射向一片幾厘米厚的金屬，電子?huì)與金屬原子中的其他粒子碰撞，損失掉絕大部分能量，釋放出其他亞原子粒子來(lái)，而要截住同樣能量的中微子，恐怕需要一光年厚的重金屬才行。 來(lái)自深空的高能中微子，被稱(chēng)為“天體物理中微子”，大多是宇宙中那些異常劇烈的高能過(guò)程的產(chǎn)物，例如伽瑪射線暴、耀變體和類(lèi)星體，星系中心的黑洞等。它們可能攜帶著這些宇宙的暴亂中心的信息，所以科學(xué)家們希望通過(guò)觀測(cè)中微子來(lái)了解那些高能天體。高能宇宙射線雖然也來(lái)自于同樣的天體，但會(huì)受到銀河系、太陽(yáng)和我們地球本磁場(chǎng)的作用而使得路線彎折，無(wú)法根據(jù)它們飛來(lái)的方向追蹤來(lái)源，而中微子不受磁場(chǎng)作用，可以幫忙重構(gòu)出宇宙射線來(lái)到地球的路線。 由于中微子和其他物質(zhì)之間作用微弱，歐洲科學(xué)家計(jì)劃在地中海底建造巨大的探測(cè)器，利用大量的海水來(lái)捕捉中微子。這是一個(gè)由10個(gè)國(guó)家的40個(gè)科研機(jī)構(gòu)合作開(kāi)展的項(xiàng)目，新的探測(cè)器叫做KM3NeT，計(jì)劃將占據(jù)3立方千米的水下空間。探測(cè)器由安裝在水下高塔上的37200個(gè)光電倍增管組成。當(dāng)中微子與原子核碰撞時(shí)，可能產(chǎn)生μ子，其在水中運(yùn)動(dòng)會(huì)發(fā)出切倫科夫輻射，光電倍增管即可以捕捉到這樣的閃光。 此前，科學(xué)家在南極冰蓋中建成了類(lèi)似的大型中微子探測(cè)器IceCube ，在運(yùn)行的第一年中，IceCube 雖然探測(cè)到了許多大氣中微子，卻沒(méi)有找到來(lái)自于宇宙的中微子。KM3NeT探測(cè)的中微子方向和IceCube 意圖探測(cè)的中微子方向恰好相反。且KM3NeT比占據(jù)空間1立方千米的IceCube 更巨大，因此科學(xué)家希望它能找到IceCube 所未能發(fā)現(xiàn)的宇宙中微子。另外，KM3NeT的光電倍增管不是像IceCube 中連成一串，而是分批裝在球形的光學(xué)模組中，可以更好的判斷中微子的方向。當(dāng)然，也有科學(xué)家認(rèn)為，并非有了更大的探測(cè)器就能解決宇宙中微子失蹤的問(wèn)題。 雖然KM3NeT的光電倍增管組建已經(jīng)開(kāi)始制造，但所需的資金尚未全部到位，設(shè)計(jì)方案也還沒(méi)完全確定，可能是整個(gè)的系統(tǒng)，也可能分成幾塊置于地中海的不同位置。 中微子望遠(yuǎn)鏡將成為人類(lèi)史上第二大建筑，它比位于阿聯(lián)酋迪拜的哈里發(fā)塔還要高。哈里發(fā)塔高2723英尺，是目前世界上最高的建筑物。整個(gè)KM3NeT項(xiàng)目建設(shè)，需要總數(shù)約40萬(wàn)支光電倍增管。 物理學(xué)家們也在和海洋生物學(xué)家們合作，KM3NeT的光電倍增管也可以監(jiān)測(cè)海洋中的發(fā)光生物，而對(duì)發(fā)光生物的研究也有助于排除它們對(duì)探測(cè)結(jié)果的干擾。另外在塔上安裝水下聽(tīng)音器也可以用來(lái)監(jiān)聽(tīng)鯨類(lèi)的活動(dòng)。 除此之外，如果KM3NeT的確能達(dá)到設(shè)計(jì)的能量范圍，那它還可能探測(cè)到神秘的磁單極子以及暗物質(zhì)粒子。 |
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