廣告近日，總投資2億元、規(guī)劃占地超2萬平方米的中微子科普基地（科普館）項(xiàng)目奠基儀式在廣東省開平市金雞鎮(zhèn)舉行。建成后，該館將成為全國唯一一個(gè)以中微子為主題、具有國際水平的特色科普館。
此前，科學(xué)家啟動(dòng)了“海鈴計(jì)劃”，將探索建設(shè)中國首個(gè)深海中微子望遠(yuǎn)鏡，通過捕捉高能（亞TeV到PeV量級(jí)）天體中微子來探索極端宇宙。“海鈴計(jì)劃”將為我國科學(xué)家探測高能中微子，并利用其開展天文學(xué)、粒子物理學(xué)等學(xué)科的研究提供重要助力。
那么，中微子到底是什么？它為何能用來探索宇宙？為深入了解這些問題，科技日報(bào)記者采訪了國家天文臺(tái)副研究員金洪波。
中微子有著“幽靈信使”之稱，是科學(xué)家觀測宇宙的重要媒介。
金洪波告訴記者，要弄明白中微子探索宇宙的原理，首先要清楚中微子本身的性質(zhì)。
人們最早注意到中微子的存在，是在觀察原子核的β衰變時(shí)，發(fā)現(xiàn)釋放出的電子動(dòng)能總會(huì)小于理論最大值。這也就意味著，原子核在發(fā)生β衰變時(shí)，總會(huì)出現(xiàn)一定程度上的能量丟失。物理學(xué)家泡利在1931年做出預(yù)測，認(rèn)為除了電子以外，在這個(gè)衰變過程中還釋放了另一種粒子——中微子。
中微子是一種亞原子微粒，由基本粒子的弱相互作用過程產(chǎn)生，比如中子、繆子(μ子）和陶子(τ子）的衰變。中微子本身質(zhì)量非常輕，不帶電荷，且以接近光速的速度運(yùn)動(dòng)。因而其本身具備極強(qiáng)的穿透力，幾乎可以穿透所有物質(zhì)，包括人體、水、巖石、金屬等。通過研究宇宙極端天體環(huán)境中產(chǎn)生的中微子，科學(xué)家便可以進(jìn)一步分析產(chǎn)生中微子的天體源及包括黑洞噴流、超新星爆發(fā)在內(nèi)的一系列天體物理過程。
但是，開展這種研究并不簡單。由于中微子本身不帶電，不能直接用電磁效應(yīng)來捕捉它；同時(shí)，中微子與其他粒子的碰撞截面較小，難以被探測到。因此，在很長一段時(shí)間內(nèi)，中微子的存在都僅停留于概念中。1956年，美國物理學(xué)家萊尼斯和柯萬通過對大型裂變反應(yīng)堆進(jìn)行探測，第一次探測到了中微子。
經(jīng)過幾十年的不斷探索改進(jìn)，時(shí)至今日，科學(xué)家已經(jīng)可以通過探測中微子與其他物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)后伴隨產(chǎn)生的次級(jí)粒子和信號(hào)，來完成對中微子的探測。 例如在南極的“冰立方”項(xiàng)目，就是監(jiān)測中微子與原子相撞產(chǎn)生的μ介子所生成的切倫科夫光。通過捕捉切倫科夫光的信號(hào)，可以判斷中微子和其他介質(zhì)發(fā)生反應(yīng)的時(shí)間。
在對中微子的參數(shù)進(jìn)行測量時(shí)，一般存在兩種選擇：一種為利用人工制造的中微子源，如反應(yīng)堆、加速器和放射性同位素等，實(shí)現(xiàn)對中微子參數(shù)的測量。如多國粒子物理項(xiàng)目“大亞灣核反應(yīng)堆中微子實(shí)驗(yàn)”，利用位于廣東省的核電站產(chǎn)生的中微子，探索中微子振蕩時(shí)的一系列參數(shù)。另一種則是利用自然界的中微子源，如太陽、宇宙線和大氣層等釋放的中微子。高能量的宇宙線進(jìn)入大氣層后，會(huì)與空氣中的原子核發(fā)生強(qiáng)作用和電磁作用，產(chǎn)生大量次級(jí)粒子，中微子便是其中之一。利用一定的介質(zhì)，研究者便可以捕捉這些“從天而降”的中微子，進(jìn)而展開研究。“海鈴計(jì)劃”便是在深海介質(zhì)中使用新型探測模塊來進(jìn)行中微子探測。
“海鈴計(jì)劃”擬定建設(shè)1200根探測串列，將其垂直錨定于海床上，每根串列搭載約20個(gè)具有高靈敏度的光學(xué)探測球艙，艙內(nèi)表面覆蓋了多個(gè)有單光子探測能力的光電倍增管。同時(shí)，“海鈴計(jì)劃”利用光電倍增管之間的空隙安裝超快時(shí)間響應(yīng)的硅光電倍增器，進(jìn)一步優(yōu)化中微子探測性能，實(shí)現(xiàn)無死角的光信號(hào)收集。
“對中微子的探測，就像是用一只大碗去接天上落下的雨，我們的‘碗’，也就是望遠(yuǎn)鏡的建設(shè)體積越大，能接到的‘雨’就越多，也就越具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。”金洪波以一個(gè)生動(dòng)的比喻解釋了“海鈴計(jì)劃”的優(yōu)勢。
在未來，利用中微子與其他物質(zhì)的作用，許多天文學(xué)難題或許都會(huì)被破解。
近日，總投資2億元、規(guī)劃占地超2萬平方米的中微子科普基地（科普館）項(xiàng)目奠基儀式在廣東省開平市金雞鎮(zhèn)舉行。建成后，該館將成為全國唯一一個(gè)以中微子為主題、具有國際水平的特色科普館。
此前，科學(xué)家啟動(dòng)了“海鈴計(jì)劃”，將探索建設(shè)中國首個(gè)深海中微子望遠(yuǎn)鏡，通過捕捉高能（亞TeV到PeV量級(jí)）天體中微子來探索極端宇宙。“海鈴計(jì)劃”將為我國科學(xué)家探測高能中微子，并利用其開展天文學(xué)、粒子物理學(xué)等學(xué)科的研究提供重要助力。
那么，中微子到底是什么？它為何能用來探索宇宙？為深入了解這些問題，科技日報(bào)記者采訪了國家天文臺(tái)副研究員金洪波。
中微子有著“幽靈信使”之稱，是科學(xué)家觀測宇宙的重要媒介。
金洪波告訴記者，要弄明白中微子探索宇宙的原理，首先要清楚中微子本身的性質(zhì)。
人們最早注意到中微子的存在，是在觀察原子核的β衰變時(shí)，發(fā)現(xiàn)釋放出的電子動(dòng)能總會(huì)小于理論最大值。這也就意味著，原子核在發(fā)生β衰變時(shí)，總會(huì)出現(xiàn)一定程度上的能量丟失。物理學(xué)家泡利在1931年做出預(yù)測，認(rèn)為除了電子以外，在這個(gè)衰變過程中還釋放了另一種粒子——中微子。
中微子是一種亞原子微粒，由基本粒子的弱相互作用過程產(chǎn)生，比如中子、繆子(μ子）和陶子(τ子）的衰變。中微子本身質(zhì)量非常輕，不帶電荷，且以接近光速的速度運(yùn)動(dòng)。因而其本身具備極強(qiáng)的穿透力，幾乎可以穿透所有物質(zhì)，包括人體、水、巖石、金屬等。通過研究宇宙極端天體環(huán)境中產(chǎn)生的中微子，科學(xué)家便可以進(jìn)一步分析產(chǎn)生中微子的天體源及包括黑洞噴流、超新星爆發(fā)在內(nèi)的一系列天體物理過程。
但是，開展這種研究并不簡單。由于中微子本身不帶電，不能直接用電磁效應(yīng)來捕捉它；同時(shí)，中微子與其他粒子的碰撞截面較小，難以被探測到。因此，在很長一段時(shí)間內(nèi)，中微子的存在都僅停留于概念中。1956年，美國物理學(xué)家萊尼斯和柯萬通過對大型裂變反應(yīng)堆進(jìn)行探測，第一次探測到了中微子。
經(jīng)過幾十年的不斷探索改進(jìn)，時(shí)至今日，科學(xué)家已經(jīng)可以通過探測中微子與其他物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)后伴隨產(chǎn)生的次級(jí)粒子和信號(hào)，來完成對中微子的探測。 例如在南極的“冰立方”項(xiàng)目，就是監(jiān)測中微子與原子相撞產(chǎn)生的μ介子所生成的切倫科夫光。通過捕捉切倫科夫光的信號(hào)，可以判斷中微子和其他介質(zhì)發(fā)生反應(yīng)的時(shí)間。
在對中微子的參數(shù)進(jìn)行測量時(shí)，一般存在兩種選擇：一種為利用人工制造的中微子源，如反應(yīng)堆、加速器和放射性同位素等，實(shí)現(xiàn)對中微子參數(shù)的測量。如多國粒子物理項(xiàng)目“大亞灣核反應(yīng)堆中微子實(shí)驗(yàn)”，利用位于廣東省的核電站產(chǎn)生的中微子，探索中微子振蕩時(shí)的一系列參數(shù)。另一種則是利用自然界的中微子源，如太陽、宇宙線和大氣層等釋放的中微子。高能量的宇宙線進(jìn)入大氣層后，會(huì)與空氣中的原子核發(fā)生強(qiáng)作用和電磁作用，產(chǎn)生大量次級(jí)粒子，中微子便是其中之一。利用一定的介質(zhì)，研究者便可以捕捉這些“從天而降”的中微子，進(jìn)而展開研究。“海鈴計(jì)劃”便是在深海介質(zhì)中使用新型探測模塊來進(jìn)行中微子探測。
“海鈴計(jì)劃”擬定建設(shè)1200根探測串列，將其垂直錨定于海床上，每根串列搭載約20個(gè)具有高靈敏度的光學(xué)探測球艙，艙內(nèi)表面覆蓋了多個(gè)有單光子探測能力的光電倍增管。同時(shí)，“海鈴計(jì)劃”利用光電倍增管之間的空隙安裝超快時(shí)間響應(yīng)的硅光電倍增器，進(jìn)一步優(yōu)化中微子探測性能，實(shí)現(xiàn)無死角的光信號(hào)收集。
“對中微子的探測，就像是用一只大碗去接天上落下的雨，我們的‘碗’，也就是望遠(yuǎn)鏡的建設(shè)體積越大，能接到的‘雨’就越多，也就越具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。”金洪波以一個(gè)生動(dòng)的比喻解釋了“海鈴計(jì)劃”的優(yōu)勢。
在未來，利用中微子與其他物質(zhì)的作用，許多天文學(xué)難題或許都會(huì)被破解。
本文鏈接：http://www.3ypm.com.cn/news-2-869-0.html從陸上到海底 捕捉“幽靈信使”
聲明：本網(wǎng)頁內(nèi)容由互聯(lián)網(wǎng)博主自發(fā)貢獻(xiàn)，不代表本站觀點(diǎn)，本站不承擔(dān)任何法律責(zé)任。天上不會(huì)到餡餅，請大家謹(jǐn)防詐騙！若有侵權(quán)等問題請及時(shí)與本網(wǎng)聯(lián)系，我們將在第一時(shí)間刪除處理。
上一篇：農(nóng)歷十二月為何叫臘月
下一篇：新型隔膜提升鋰離子電池安全性
點(diǎn)擊右上角
微信好友
朋友圈
點(diǎn)擊瀏覽器下方“
”分享微信好友Safari瀏覽器請點(diǎn)擊“
”按鈕
點(diǎn)擊右上角
QQ
點(diǎn)擊瀏覽器下方“”分享QQ好友Safari瀏覽器請點(diǎn)擊“”按鈕
