全球距離最遠(yuǎn)的中微子實(shí)驗(yàn)近日在美國(guó)啟動(dòng),旨在研究自然界中最飄忽的亞原子粒子之一——中微子,研究結(jié)論或許有助于我們更好地解釋宇宙形成的奧秘。
這臺(tái)名為“Nova”的設(shè)備由兩臺(tái)相距800公里的大型探測(cè)器組成,將生成世界上功能最強(qiáng)大的中微子束??茖W(xué)家們認(rèn)為,更好地理解中微子,將有助于我們進(jìn)一步厘清宇宙的形成和演化進(jìn)程。
中微子可能由大爆炸產(chǎn)生,在太陽(yáng)和人體內(nèi)形成,科學(xué)家們認(rèn)為,每秒約有100萬(wàn)億個(gè)中微子通過(guò)人體,不過(guò),對(duì)我們并沒(méi)有傷害。由于中微子的運(yùn)動(dòng)速度很快且體型很小,科學(xué)家們很難探測(cè)到其行蹤,從而對(duì)其進(jìn)行仔細(xì)地研究。
加州大學(xué)圣克魯茲分校的斯蒂芬·里茨解釋到,在所有已知粒子中,中微子是最古怪的,總共有三種類(lèi)型的中微子:τ(陶)子中微子、μ(繆)子中微子和電子中微子,理論推測(cè),它們會(huì)隨周?chē)h(huán)境或由自身觸發(fā)在三種類(lèi)型間不斷轉(zhuǎn)化,這被稱(chēng)為“中微子震蕩”,但為何會(huì)震蕩,還是個(gè)未解之謎。
Nova的兩臺(tái)粒子探測(cè)器建在中微子束從位于伊利諾伊州巴達(dá)維亞的費(fèi)米國(guó)家實(shí)驗(yàn)室到明尼蘇達(dá)州北部的旅途中。據(jù)英國(guó)《每日郵報(bào)》網(wǎng)站10月14日?qǐng)?bào)道,一臺(tái)重達(dá)300噸的探測(cè)器安裝在地下實(shí)驗(yàn)室內(nèi),會(huì)在中微子以接近光速的地球之旅中,對(duì)其進(jìn)行觀察;另一臺(tái)重達(dá)14000噸的探測(cè)器則會(huì)在中微子長(zhǎng)達(dá)800公里的旅途中將其捕獲,使科學(xué)家們分析其在長(zhǎng)距離旅行中的變化。
在接下來(lái)的6年時(shí)間里,費(fèi)米國(guó)家實(shí)驗(yàn)室將以中微子束的形式,朝著這兩臺(tái)探測(cè)器,每秒發(fā)送數(shù)萬(wàn)億中微子??茖W(xué)家們認(rèn)為,這兩臺(tái)探測(cè)器,每天或許只能捕獲很少的中微子,因?yàn)橹形⒆有愿窆缕?,幾乎不與物質(zhì)相互作用??茖W(xué)家們有望從這些數(shù)據(jù)中獲得更多與中微子為何會(huì)發(fā)生震蕩以及如何震蕩的線(xiàn)索。
這兩臺(tái)探測(cè)器都由PVC制成,其間都充滿(mǎn)了一種會(huì)閃爍的液體,當(dāng)中微子同這種液體相互作用時(shí),這種液體會(huì)發(fā)光。隨后,光纖光纜會(huì)將發(fā)出的光傳輸給計(jì)算機(jī),計(jì)算機(jī)會(huì)繪制出相互作用的3D圖像供科學(xué)家們分析??茖W(xué)家們也將探測(cè)這三種中微子的質(zhì)量并找出最重的。
另?yè)?jù)宇宙學(xué)的實(shí)驗(yàn)研究表明,90%以上的宇宙質(zhì)量是暗物質(zhì),由于中微子充滿(mǎn)整個(gè)宇宙,有質(zhì)量的中微子也是宇宙暗物質(zhì)的候選者之一,新研究還有望為我們提供有關(guān)暗物質(zhì)的線(xiàn)索。
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