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姚敏华 编译
在南极冰河深处,科学家正在利用世界上最不寻常的望远镜进行一项全新的天文学研究。这种天文学研究的对象不是光线,而是超新星和类星体中心发出的可怕微粒——微中子。南极地带介子和微中子探测器(简写为AMAN-DA)没有望远镜,没有目镜,也没有圆顶屋,它由大约700个保龄球大小的玻璃传感器组成。这种传感器可以捕捉到南极冰河1英里深处微中子与原子发生碰撞时产生的微弱蓝光。
由于没有电性、质量极小或几乎为零,微中子不受重力和磁场的影响,可以在恒星、行星和人的身体内任意穿行。但10亿个微中子会有一个撞上质子。这种碰撞会产生一个重电子或者一个υ介子,这个重电子或υ介子会沿微中子的方向行进,并在释放能量时发出一道蓝光,这与陨星在大气层中燃烧非常相似。AMANDA的感光器吸收这些“泄密”的蓝光,并将这种蓝光转化为可测量、有意义的电子信号。然后用计算机将多个感光器的信号加以比较合成,最后得出这种光线的三维轨道。据此,科学家们可以得到有关微中子原始位置的资料。位于麦得逊镇的威斯康星大学物理学家弗朗西斯·赫尔岑说:“υ介子告诉了我们微中子来的方向,我们有望远镜,从而可以在太空中找出微中子来自何方。”
高能微中子来自于一些剧烈的宇宙现象,其中包括超新星、类星体和其他形式的星系活动。由于微中子极少与物质发生相互作用它们到达地球时仍然携带着产生它们的宇宙事件的不掺杂质的信息。可见光的光子正好相反,在到达地球的路上,它会被其他介质吸收、变暗和改变。赫尔岑的威斯康星大学同事、AMANDA项目领与者罗伯特·摩尔斯说,“光子非常合群,它们与所有的东西都发生相合作用。只有微中子能够带给我们厉始的信息。”
仅仅发现微中子并没意味着万事大吉——摩尔斯和赫尔岑寻找的是极少见的高能微中子。但是,地球一直处于大量低能微中子的冲洗之中,这些微中子有的来自太阳中心,有的则是宇宙射线在穿过大气屋时撞击原子产生。科学家们建造了巨大的地下水箱来探测这些太阳微中子。然而,即使是日本的1250=j加仑的超级水箱还是太小,不足以捕捉到高能微中子。由于建造一个足够大的水箱
耗资巨大,物理学家赫尔岑和摩尔斯从一个冰河学家那里得到了这样的建议:在南极超级洁净的冰河里寻找微中子。在超过3/4英里深度的水里,冰河内部的压力挤出了气泡,从而创造出一种非常透明的介质,使得光子在被吸收之前可以行进700英尺。在那里,千万个放电υ介子不断发出蓝光。
AMANDA传感器的首要任务是研究出这些发光并找出υ介子在冰河里行进的轨迹。所有向下运动的υ介子来自于南极上空产生的低能微中子。让人感兴趣的是那些向上运动的υ介子,这些仙介子由来自太阳甚至太阳系之外的某些地方的高能微中子产生。每束蓝色闪光的强度反映出产生它的微中子的能量。
到目前为止,AMANDA计划已经成功地探测和跟踪到了来自太阳的微中子的背景。为了捕捉到来自银河系深处的梦寐以求的高能粒子,摩尔斯和威斯康星大学的同事们增加了5000个探测器,A-MANDA也由此变为“冰块”。“冰块”长、宽、高均为3000英尺,是有史以来建造的最大的单个科学仪器。科学家们相信,在与银河系类似的星系中央存在着一个巨大的、吞噬恒星的黑洞,若能寻找到少量来自于类星体及其家族的微中子.将使人类有可能对银河系中央的巨大黑洞进行第一次直接测量。赫尔岑说,“希望在于,一个微不足道的微粒可能会告诉我们关于宇宙的所有事情。”
在南极冰河深处,科学家正在利用世界上最不寻常的望远镜进行一项全新的天文学研究。这种天文学研究的对象不是光线,而是超新星和类星体中心发出的可怕微粒——微中子。南极地带介子和微中子探测器(简写为AMAN-DA)没有望远镜,没有目镜,也没有圆顶屋,它由大约700个保龄球大小的玻璃传感器组成。这种传感器可以捕捉到南极冰河1英里深处微中子与原子发生碰撞时产生的微弱蓝光。
由于没有电性、质量极小或几乎为零,微中子不受重力和磁场的影响,可以在恒星、行星和人的身体内任意穿行。但10亿个微中子会有一个撞上质子。这种碰撞会产生一个重电子或者一个υ介子,这个重电子或υ介子会沿微中子的方向行进,并在释放能量时发出一道蓝光,这与陨星在大气层中燃烧非常相似。AMANDA的感光器吸收这些“泄密”的蓝光,并将这种蓝光转化为可测量、有意义的电子信号。然后用计算机将多个感光器的信号加以比较合成,最后得出这种光线的三维轨道。据此,科学家们可以得到有关微中子原始位置的资料。位于麦得逊镇的威斯康星大学物理学家弗朗西斯·赫尔岑说:“υ介子告诉了我们微中子来的方向,我们有望远镜,从而可以在太空中找出微中子来自何方。”
高能微中子来自于一些剧烈的宇宙现象,其中包括超新星、类星体和其他形式的星系活动。由于微中子极少与物质发生相互作用它们到达地球时仍然携带着产生它们的宇宙事件的不掺杂质的信息。可见光的光子正好相反,在到达地球的路上,它会被其他介质吸收、变暗和改变。赫尔岑的威斯康星大学同事、AMANDA项目领与者罗伯特·摩尔斯说,“光子非常合群,它们与所有的东西都发生相合作用。只有微中子能够带给我们厉始的信息。”
仅仅发现微中子并没意味着万事大吉——摩尔斯和赫尔岑寻找的是极少见的高能微中子。但是,地球一直处于大量低能微中子的冲洗之中,这些微中子有的来自太阳中心,有的则是宇宙射线在穿过大气屋时撞击原子产生。科学家们建造了巨大的地下水箱来探测这些太阳微中子。然而,即使是日本的1250=j加仑的超级水箱还是太小,不足以捕捉到高能微中子。由于建造一个足够大的水箱
耗资巨大,物理学家赫尔岑和摩尔斯从一个冰河学家那里得到了这样的建议:在南极超级洁净的冰河里寻找微中子。在超过3/4英里深度的水里,冰河内部的压力挤出了气泡,从而创造出一种非常透明的介质,使得光子在被吸收之前可以行进700英尺。在那里,千万个放电υ介子不断发出蓝光。
AMANDA传感器的首要任务是研究出这些发光并找出υ介子在冰河里行进的轨迹。所有向下运动的υ介子来自于南极上空产生的低能微中子。让人感兴趣的是那些向上运动的υ介子,这些仙介子由来自太阳甚至太阳系之外的某些地方的高能微中子产生。每束蓝色闪光的强度反映出产生它的微中子的能量。
到目前为止,AMANDA计划已经成功地探测和跟踪到了来自太阳的微中子的背景。为了捕捉到来自银河系深处的梦寐以求的高能粒子,摩尔斯和威斯康星大学的同事们增加了5000个探测器,A-MANDA也由此变为“冰块”。“冰块”长、宽、高均为3000英尺,是有史以来建造的最大的单个科学仪器。科学家们相信,在与银河系类似的星系中央存在着一个巨大的、吞噬恒星的黑洞,若能寻找到少量来自于类星体及其家族的微中子.将使人类有可能对银河系中央的巨大黑洞进行第一次直接测量。赫尔岑说,“希望在于,一个微不足道的微粒可能会告诉我们关于宇宙的所有事情。”