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]
* s$ l! D3 S, U8 {( A5 _" n
                               
登录/注册后可看大图

5 N, j/ l6 G; A0 w
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。

6 m" U9 G' \/ s, k" ^
7 @% S, g, W. V/ \7 m9 W: X9 T/ m( J
3 y' V% b( K: @6 l4 ?  k/ |
                               
登录/注册后可看大图
0 O' ?# P0 {$ U* y; P3 }

" P5 q5 _9 c& h2 }' i% i0 Z
  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。

- Q0 o+ |- d9 [. D( n" z5 o

$ t9 r& b, T" q5 X. t9 X

: w; Z# e5 p) X  [1 y& N                               
登录/注册后可看大图
. U! d4 \! F! J/ ]6 R1 C! W4 i

2 I8 ]2 e$ m' T7 p- {
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
9 N' X6 A" n' n7 i7 S

" |3 p2 v- E% H. H9 ?; `  }" Z
8 K0 q. }9 f4 a% i- Q
                               
登录/注册后可看大图
" }, E! @% [+ Q. a- |5 G" l
- {; O# A. _# G8 ~/ M
冰立方中微子天文台的建设工作已经完成

$ c- `# O, e) s+ L: s& |1 K: s
8 V% n; f! C7 _  N, s

4 f+ l# a0 x  _. `! }$ 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。( T4 K6 ]8 _6 B
  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。3 }0 F; R2 }: ?/ t
  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。
9 q; s5 x7 N& }( y, p8 |, ]  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。
6 U5 q/ Y/ h/ s0 C[NextPage]) D" m- z% A6 j$ R* v6 k7 h

. q9 k5 L; i* C1 q# u7 ^0 s8 Y                               
登录/注册后可看大图
5 q) d3 D4 S: |- x
, Q- Z- T+ k! {) B  r
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。

' u! F8 l! V: M9 n% p, {
  
; @/ z, S0 v7 Y3 U

/ M! F( F% B" H  c$ O, p6 O4 }                               
登录/注册后可看大图
6 U2 R4 }* t8 C$ ~8 l

) m5 f- x6 J0 M, [0 S5 B% {
这是一束“切伦科夫光束”穿过冰立方望远镜的艺术概念图
# ^) T% N/ _: I1 X

% P8 G/ Y( A8 {5 M
' v; p- `" r# t' ^
                               
登录/注册后可看大图

- M* Q* V, U6 ]
# }# Z, G" |" H9 X- g) G
  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。
& j1 S7 g7 {: `- ?9 P' p
6 c6 Q( {! U* e
2 Q1 |1 B% E" E  w
                               
登录/注册后可看大图

& E3 C9 w( G1 @9 V' Y! a

. `" E% }' D, n. h* F/ E, h
  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
! l0 ^' H, x7 d$ k6 n- v# x# @
" R4 k3 z4 Q5 B* z; d1 Q

2 ]  T# K" i1 r/ j$ X1 m3 C  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! ^8 J+ B) f: H( ]  `  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。9 }4 t; R9 ~4 q) \
  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