收藏本站 劰载中...网站公告 | 吾爱海洋论坛交流QQ群:835383472

【海洋之谜】南极2.4公里冰下建成巨型望远镜

[复制链接]

; D9 r* `* U. e- Q2 V                               
登录/注册后可看大图

% g+ w/ U; z7 R5 r  [
最后的电子光学组件(DOMs)被放入组成冰立方阵列的一个冰洞里,冰立方是全球最大的中微子望远镜,它建在美国阿蒙森·史考特南极站附近的南极冻原下。

. Q8 h. U  J  {9 o

- K2 i# Q# `& k1 d3 A, e$ G
) Y  H4 V( J" v# _. S
                               
登录/注册后可看大图

7 N5 i& v1 C, Q$ I9 Q
: e9 ?) j4 C4 @/ _. f; Z! W- }
  冰立方阵列由放进很深的冰洞里的众多传感器串组成。靠近冰面的IceTop由两层探测器组成。图的右下角绘制的巴黎埃菲尔铁塔的图像,是用来与这个探测器进行对比,让它的大小更加一目了然。

* H2 z6 G7 v* F3 y9 @' y1 r! a* s
9 f3 s7 }# \$ O

7 K4 {0 i# e, Y$ n" \                               
登录/注册后可看大图
4 W8 w/ x9 ~# j( e! E' ^

) v7 q. G: f2 E' r6 V+ ^& o3 O' Q
斯德哥尔摩大学的马提亚斯·丹宁格尔正在协助安装最后的电子光学组件

. Z& J/ _; S8 w1 `: _
: C  n0 c2 ^: c* g
5 g. W0 I1 j7 V& V3 g5 L1 W* v) o
                               
登录/注册后可看大图

7 d9 K4 X( M1 f, n
& N  e5 ]$ {9 L. l# b
冰立方中微子天文台的建设工作已经完成

- {: ^9 G$ o$ U, e- ^
% t# u$ {; z* K
+ n, p- S) F3 m1 E! G9 B
  12月27日,在南极洲8000英尺(2.44公里)深的冰层下,巨型望远镜——冰立方中微子望远镜的建设工作已经完成。8 K% B) \8 I+ n/ H% W
  冰立方中微子天文台是建在南极的一个巨型望远镜,它的目的是发现以光速穿过地球的中微子,这是一种令人难以捉摸的亚原子粒子。尽管科学家利用冰立方收集数据的时间已经长达数年,但是它的建设工作直到上周末才结束。人们对中微子知之甚少,但是认为它们携带着有关我们的星系和神秘黑洞诞生的信息。
( V% S1 L& q% `  物理学家认为,中微子在猛烈的宇宙事件中诞生,例如位于宇宙边缘的遥远星系相撞或黑洞的产物。这些神秘的高能粒子能在太空里穿行几十亿光年,而不会被磁场和原子吸收或偏转运行方向。通过它们,科学家能找到一些有关宇宙最基本问题的答案。不过要实现这个目的,首先你要发现中微子。为此,科学家正在利用冰观测中微子撞击(组成水冰分子的)原子的罕见场面。; }7 j/ I- S4 h  m: \* \
  这个巨大的望远镜建在南极深达8000英尺(2.44公里)的冰原下。整个项目耗资2.79亿美元,美国国家科学基金会为其提供了2.42亿美元资助。建设工作的最后阶段是为5160个光学传感器钻86个孔,现在这些传感器已经安装完毕,成为主探测器的组成部分。中微子与原子相撞产生的粒子名叫μ介子,生成的蓝色光束被称作“切伦科夫辐射”。由于南极冰的透明度极高,冰立方的光学传感器能发现这种蓝光。
  L/ L: i0 _( ?7 p& i0 Q8 U[NextPage]
9 O: Y8 @/ `1 T( t9 }

9 N6 [7 j9 H6 i1 v                               
登录/注册后可看大图

4 V8 J9 G! G' t5 B5 r

& X2 I% C4 t& T, I
人们准备安装最后的电子光学组件,它上面有全队所有成员的签名。

, R8 b2 g) w4 i' O6 v- A) D' G7 H
  
2 C/ ]* t1 N/ |9 \- C5 F% y
$ J* g2 u9 H7 A' G
                               
登录/注册后可看大图
3 s% y1 ^& `+ g
, e) W2 {, j, h. G* w4 I: k  `. w
这是一束“切伦科夫光束”穿过冰立方望远镜的艺术概念图
1 N8 N3 T% s+ W9 A* l0 e

: Y! D- V: N; I) D$ X, w
7 o0 |2 R* f1 j0 ]( x+ ]2 Z2 y
                               
登录/注册后可看大图

, K! G1 R4 J+ k* g  z. M0 S

% \4 D7 K8 K/ [4 j( n5 H( E
  冰立方将会把南极μ介子及中微子探测器列阵(黄色圆柱体)团团围住,后者是一个更小的中微子探测器。彩色斑点显示的是通过冰立方阵列的中微子的路径,这是由电子光学组件发现的。
8 V2 ~1 g5 B6 ~1 _
: p6 _% ~. ?6 k- ~0 z9 F" W+ I

$ J$ f. F7 w0 P* k3 |                               
登录/注册后可看大图

* f8 g6 m9 u3 g+ a; C* l6 g
+ k9 G9 n- W& Z
  美国阿蒙森·史考特南极站附近的南极冻原上的冰立方实验室。过去5年科学家一直在建这个望远镜,直到最近它才竣工
0 N. c% q# h6 J. b. i7 ?) F+ q

2 P( D! B$ L6 V. {

) C- L$ J8 s- F. Y; ?% V3 t  科学家通过在亚原子相撞后进行的试验,可以追踪到中微子的运行方向、查找到它的起源,看一看它是由黑洞还是由撞击星系产生的。然而,这一过程比探测μ介子更加复杂。因为每个μ介子都是由一个宇宙中微子产生,而位于探测器上方大气里的宇宙射线可以生成一百多万个中微子。为了避免这种干扰,冰立方的传感器直接瞄准下方——经地心指向北极天空,用来探测穿过地球的中微子。* m( C( [% ]1 b4 Q* u3 Y! b, V
  由于中微子是目前已知的唯一一种可以畅通无阻地穿过物质的粒子,故冰立方和南极μ介子及中微子探测器列阵(AMANDA)把地球当做过滤器,以便选出中微子与原子相撞产生的μ介子。令人捉摸不透的中微子的性质,还决定了冰立方的建设位置。中微子望远镜的透明度必须很高,以便分布很广的传感器阵列可以发现撞击产生的光,而且这个环境必须足够黑,以防自然光产生干扰。除此以外,它还必须深埋地下,以避免南半球的宇宙射线对其产生干扰。南极冰符合所有这些条件。
, j# K/ d+ m( `0 g* ]/ B  t, _  j  天文台的大小(边长一公里的立方体冰块)非常重要,因为这可增加中微子与原子相撞的机会,大大提高观测成功率。另外,南极冰是用来观测这种罕见事件的完美选择。全球大部分冰里都含有气泡或其他杂质,这会使观察结果产生误差。而南极冰基本上完全是由水冰组成的巨大冰川,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。圆形探测器被串成串,放入用热水钻开凿出来的冰洞里,钻每个冰洞需要融冰多达20万加仑。每根电缆线上有60个传感器,86串这样的传感器串组成冰立方的主探测器。
回复

举报 使用道具

相关帖子

全部回帖
暂无回帖,快来参与回复吧
懒得打字?点击右侧快捷回复 【吾爱海洋论坛发文有奖】
您需要登录后才可以回帖 登录 | 立即注册
滕3269
活跃在2021-8-1
快速回复 返回顶部 返回列表