脑洞：把森林用作巨型中微子探测器

科学家提出利用森林作为天然天线来探测难以捉摸的中微子，这种方法虽然有待研究，但如果可行，将大大降低探测成本。

为了探测超高能中微子，科学家们需要大型探测器。现在，有人提出，森林也可以帮助我们实现这一目标。

物理学家 Steven Prohira 在今年 1 月 25 日提交给 arXiv.org 的论文中提出，树木可以充当天然天线，拾取由中微子相互作用产生的无线电波。

这一想法得到了其他科学家的肯定。俄亥俄州立大学的物理学家 Amy Connolly 表示，这是一个令人兴奋的想法，如果可行，将是一种非常巧妙的解决方案。

通常情况下，中微子探测器需要大型且灵敏的仪器，尤其是探测来自太空的超高能中微子时，建造如此庞大的探测器将是一个巨大的挑战。

为了解决这个问题，科学家们尝试在自然环境中建造探测器。例如，冰立方中微子天文台利用南极洲立方公里的冰来探测中微子相互作用，而正在建设的立方公里中微子望远镜 (KM3NeT) 将在地中海探测中微子相互作用。这些探测器的大体积使它们能够捕捉到稀有的高能中微子。

为了研究更高能量的中微子，科学家们将目光投向了其中一种叫做 τ 中微子的中微子。这种中微子在穿透地球时可能会与物质相互作用，产生一种名为 τ 轻子的粒子。如果 τ 轻子能够从地球逃逸到大气层，它的衰变会产生带电粒子簇，进而产生无线电波。

为了探测这些无线电波，科学家们提出了像大型的 GRAND 实验这样的探测器，它将在全球 20 个独立的阵列中总共使用 200,000 个天线。

Prohira 认为，如果我们能够利用现有的树木作为天线，将大大降低探测器的建造难度。先前的研究表明，树木可以拾取无线电波。

不过，想要利用森林探测中微子还面临着许多挑战。科学家们还需要研究树木在探测器工作的高频段无线电波方面是否能发挥作用。

传统的人造天线可以精确建造，科学家们可以详细了解它们对不同类型无线电信号的响应。然而，树木是自然生长的，无法做到这一点。例如，我们还不清楚树木将如何响应无线电波的极化 (振动的方向)。此外，还需要研究树叶和落叶的影响。

芝加哥大学的物理学家 Eric Oberla 认为，虽然这个想法很有启发性，但目前尚不清楚用树木代替人工天线是否会带来更多问题，还需要进一步解决这些探测器设计方面的挑战。

任何可能影响森林的因素也需要加以考虑。正如 Prohira 在论文中写道：“这样的探测器必须与自然和谐共存，并尊重自然，否则这个想法就没有尝试的价值。”

本文译自 sciencenews，由 BALI 编辑发布。

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