天文圓頂工程信賴推薦“本信息長(zhǎng)期有效”

科學(xué)家在南極冰層尋找太空中微子

      我們常常通過(guò)天文觀測(cè)來(lái)了解宇宙的 奧秘。太空中的 天體會(huì)輻射出多種波長(zhǎng)的 電磁波。這些特殊的性質(zhì)使得中微子可用于研究深空中所發(fā)生的一些天文現(xiàn)象。這些電磁波攜帶著各種不同的 信息，向我們揭示宇宙的 奧秘。除了電磁波外，天體還會(huì)發(fā)射一些實(shí)物粒子。例如，太陽(yáng)還發(fā)射出大量的 中微子和稱為太陽(yáng)風(fēng)的 帶電粒子流。接下來(lái)，我們要討論的 主角就是中微子。目前，一些天文學(xué)家正在南極安裝儀器，希望能檢測(cè)到來(lái)自深空的 高能中微子。

具有獨(dú)特屬性的 中微子

　　中微子是一種在性衰變和核聚變中產(chǎn)生的 粒子。它不帶電荷，幾乎沒(méi)有質(zhì)量，而且與其他物質(zhì)之間發(fā)生的 相互作用極其微弱。因此，一顆高能中微子可以自由地穿越一光年厚的 鉛層，而很可能不會(huì)打擾其中任何一個(gè)原子。

    于是就出現(xiàn)了一個(gè)問(wèn)題：會(huì)不會(huì)還有其他的 粒子引起這顆原子出現(xiàn)同樣的 情況？例如，除了中微子外，還有一種來(lái)自宇宙深處的 稱為宇宙線的 高能粒子流，也在不斷地轟擊地球，并且可以到達(dá)地球表面。令人驚奇的是，當(dāng)你在閱讀這篇文章的時(shí)候，正有數(shù)十億顆中微子穿越你的身體，其中一些就可能來(lái)自深空。要鑒別出哪些反應(yīng)是由宇宙線引起的 ，并把它們與中微子引起的 反應(yīng)區(qū)別開(kāi)，這不是一件容易的 事情。

　　在20世紀(jì)60年代初，賓夕法尼亞大學(xué)的 戴維斯首先為解決這些問(wèn)題做出了巨大貢獻(xiàn)。戴維斯用來(lái)檢測(cè)中微子的 靶體很龐大，那是整整一節(jié)鐵路槽罐車的 四液體。對(duì)太陽(yáng)和太陽(yáng)系天體包括地球的研究在航天、測(cè)地、通訊導(dǎo)航等部門中都有許多應(yīng)用。為避免宇宙射線的 影響，他把實(shí)驗(yàn)室建在1600多米深的 一個(gè)金礦中。厚厚的 巖石覆蓋層保護(hù)著這節(jié)槽罐車，使它免遭宇宙線的 轟擊。他的 目的 是要探測(cè)由太陽(yáng)核心區(qū)域的 核聚變反應(yīng)產(chǎn)生的 中微子。

      在水中，這種粒子會(huì)發(fā)射出一個(gè)錐形的 淺藍(lán)色光脈沖，稱為“切倫科夫輻射”。同時(shí)，這些水又起著介質(zhì)的作用，使得物理學(xué)家得以檢測(cè)到這種相互作用。在水的 周圍，布滿了一層層儀器，用于檢測(cè)這種輻射。大量的 水擔(dān)任著靶體的 角色，可讓中微子與它們發(fā)生相互作用；同時(shí)，這些水又起著介質(zhì)的 作用，使得物理學(xué)家得以檢測(cè)到這種相互作用。

利用天然冰層建造中微子探測(cè)器

　　如果要尋找來(lái)自太陽(yáng)的 中微子，一槽罐液體就可以了。然而，如果要尋找那些來(lái)自深空的 劇烈事件(如超新星 爆發(fā))產(chǎn)生的 中微子，一槽罐液體就不夠用了，因?yàn)檫@些來(lái)自深空的 高能中微子十分分散，到達(dá)地球的 就很罕見(jiàn)了。

     多虧了天文工作者的 精心愛(ài)護(hù)，與之配套的 圓頂、座椅、附屬設(shè)備等，至今還保持著原來(lái)的 面貌，成為中國(guó)近代天文發(fā)展的 一個(gè)見(jiàn)證。

      早在1874年，徐家匯天文臺(tái)的 建成初期就已經(jīng)展開(kāi)了地磁工作，后因上海徐家匯地區(qū)修建有軌電車產(chǎn)生了一定的 電磁干擾，1908年，法國(guó)傳教士在江蘇昆山市境內(nèi)一個(gè)叫陸家浜的 地方建成菉葭浜天文臺(tái)，專門從事地磁觀測(cè)，這也是法國(guó)傳教士大天文臺(tái)系 統(tǒng)的 一個(gè)組成部分。這臺(tái)探測(cè)器被稱為“冰立方”中微子探測(cè)器，是迄今為止建造的最壯觀的天文探測(cè)器。1931年，該臺(tái)移往佘山，建立新的 地磁觀測(cè)臺(tái)，后來(lái)成為上海局的 佘山地磁觀測(cè)站。