@ 2016.05.18 , 10:40
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这些壮观的探测实验室帮助我们解密「幽灵粒子」

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科学家们称它为“幽灵粒子”。它几乎没有质量,飞行速度接近光速,在过去30年里它们都无法被科学所证实。这就是中微子,科学家们希望它能帮助解答一系列关于宇宙的关键问题,其中就包括为什么宇宙里充满了物质。

放射性元素衰变时会产生中微子。它们从太阳,其他恒星甚至我们的身体中发射出来。它们甚至能轻松穿过无数物质。

那么你要如何研究这种可以蔑视一切障碍的光速粒子呢?人类为此建造了一系列极为壮观的实验场所。

锗探测器阵列:解答我们为何存在之谜

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锗探测器阵列(GERmanium Detector Array ,GERDA)通过监测纯锗质结晶体内部的电活动寻找中微子,它深埋在意大利格朗萨索国家实验室地下1.4公里深处。

科学家们希望能发现一种非常罕见的放射性衰减。137 亿年前的大爆炸应该制造了等量的物质和反物质。当它们碰撞时就会毁灭对方,留下能量。如果科学家发现了这种衰减,这就意味着中微子可以同时是粒子和反粒子。这将有助我们了解宇宙中为何充满物质以及我们为何在这里。   

萨德伯里中微子观测站:研究中微子大杂烩

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加拿大萨德伯里中微子观测站 (Sudbury Neutrino Observatory, SNO) 建于 80 年代,埋在1.6公里深的地下。最近它升级为 SNO+。

SNO+ 将会探测来自地球、太阳甚至超新星的中微子。它的核心部位是一个巨型塑料球,填充了 800 吨液体闪烁体。这个球被一层水壳环绕并用绳索固定。它被约一万个超敏感光检测器监控,也就是所谓的光电倍增管 (PMTs)。当中微子与探测器中其他粒子发生作用时,液体闪烁体中就会发光, PMTs 可以捕捉这些光。

# 注:液体闪烁体简称液闪,一般由闪烁溶剂、发光物质组成,有时还需添加具有某些特定作用的掺杂物。闪烁体溶剂一般选用芳香族化合物,溶剂用量通常占整个液闪的99%以上。

通过原来的SNO探测器,科学家们才知道至少有三种中微子,或者说三种“味”,它们会一边穿越宇宙空间一边反复变味。

冰立方:探索宇宙

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世界最大的中微子探测器位于南极点。它拥有5160 个传感器,分布几十亿吨冰层之中,以探测宇宙中诸如恒星爆炸、黑洞和中子星等极端事件的高能中微子。

当中微子撞上冰层中的水分子时,它们释放的亚原子粒子高能爆发范围可以达6个城市街区那么大。这些粒子运动极快,会发出一种叫做切连科夫辐射 (Cherenkov radiation)的光锥。冰立方可以探测到它们。科学家们希望借此信息重建中微子的路径,辨认它们的来源。  

大亚湾:追逐反中微子

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中国大亚湾的山区内埋藏着三个中微子实验厅。厅内一共有6 个圆柱形探测器,每个里面都含有 20 吨的液体闪烁体,周围有近1000个光电倍增管。它们被放入纯水池中,以阻挡一切环境辐射。
  
附近有一组6个核反应堆大量生产“每秒数百万亿计的无害电反中微子”。这股反中微子接触到液体闪烁体,发出闪光,并由光电倍增管捕捉。

大亚湾实验室旨在研究中微子振荡。同中微子一样,反中微子也在变味。大亚湾的科学家们希望弄清有多少反中微子因为变味而避开了探测。  

超级神冈探测器:探测中微子形态

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超级神冈探测器 (Super-Kamiokande, Super K) 位于日本西部神冈町的茂住矿山,埋藏在地下914 米处。这个巨大的探测器里含有五万吨纯水,包围着 11200 个光电倍增管。工作人员乘船工作。

与冰立方相似,神冈探测器也通过切连科夫辐射来探测中微子。1998 年,神冈探测器战胜了 SNO,率先发现中微子振荡变味的有力证据,还揭示这种微笑例子也有质量。

现在研究人员正在地下想探测器发射 289 公里长的中微子束,以进一步研究这些振荡。

本文译自 sciencealert,由译者 许叔 基于创作共用协议(BY-NC)发布。


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TOTAL COMMENTS: 20+1

  1. 逗比
    @1 year ago
    3143538

    强迫症福利

  2. 煎蛋蛋
    @1 year ago
    3143542

    那张上p了煎蛋,算是占领了么

    [26] XX [1] 回复 [0]
  3. wcghha
    @1 year ago
    3143549

    鹅妹子樱…

  4. 无新回复
    @1 year ago
    3143556

    这个煎蛋水印贴的好

  5. lautherf
    @1 year ago
    3143568

    极光版煎蛋!(话说,是不是PS比翻译文章的时间还长。。。)

  6. 黄仁勋
    @1 year ago
    3143569

    微笑栗子也有质量

  7. 茂科動物
    @1 year ago
    3143577

    相对巨型的微型CPU?

  8. 棍棍
    @1 year ago
    3143586

    水印小哥好敬业,毫无ps痕迹

  9. 名字太长
    @1 year ago
    3143598

    这些资本主义国家真t+m+d+有钱

  10. 神响
    @1 year ago
    3143599

    所以说巨石阵什么的?金字塔什么的?

  11. 今天疯
    @1 year ago
    3143615

    中微子变味。。。看来中微子的保质期很短啊

  12. 狗蛋儿
    @1 year ago
    3143639

    越是探测小的东西就越需要更大的机器……

  13. 喵星大王
    @1 year ago
    3143692

    这个水印打的好,霸气威武,我给100分不怕你骄傲!

  14. 猫仙
    @1 year ago
    3143769

    难道不是scp的收容装置嘛?

  15. aficionado
    @1 year ago
    3143772

    太牛了 跟科幻片一样

  16. 3143786

    “微笑例子” 是微小粒子吧…..

  17. 飛TNND机
    @1 year ago
    3143794

    我就住在大亚湾附近哈哈 我是惠州人谁还有啊

  18. 3143827

    这是Professor X帮忙造的吗?

  19. 3143838

    然而地球人的科技已经被锁死了

  20. 3144103

    @beef: 特意看了看作者,居然不是oioi,,,,,差评

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