科学家嵌入光模块探测南极冰川神秘中微子

据国外媒体报道，科学家在南极深处打造巨型望远镜搜寻神秘的中微子，深度达到了冰层下8000英尺，耗时近十年。建成该巨型望远镜有助于研究人员揭开中微子的奥秘，该粒子可以帮助科学家了解宇宙的起源之谜。目前，科学家正在使用这台堪称世界上最大的望远镜，虽然它“深埋”在南极冰层下，但这项研究却可以发现“微小的电中性粒子”的踪迹。
　　这座巨型望远镜被科学家们称为“冰立方”（IceCube），意喻为该望远镜阵列覆盖了南极大陆将近一立方千米的冰层，并处于冰层下数千英尺深处。比帝国大厦、位于芝加哥的西尔斯大厦、以及上海的世界金融中心等大厦加在一起还要庞大。“冰立方”中微子探测望远镜阵列的一个重要部件为数字化光模块(DOM)，这是一种特殊制造的传感器来捕捉中微子，在安装过程中，科学家将数字化光模块嵌入到深度极大的冰孔中，并将其与主干光纤网连接，部署在数个区域阵列中。

图1  “冰立方”中微子探测望远镜阵列

图2  “冰立方”中微子探测望远镜阵列构造解析图　　“冰立方”中微子探测望远镜阵列的位置处于阿蒙森-斯科特（Amundsen-Scott）南极站附近，共分为地面控制站与地下探测器阵列两层。中微子作为继“上帝粒子”之后又一种谜一样的基本粒子，我们对中微子的了解甚少，科学家推测中微子携带了关于我们星系诞生以及黑洞奥秘的信息。在此之前，物理学家们认为宇宙中发生的极端事件都存在中微子的身影，它们诞生于这些宇宙现象之中，比如星系间碰撞、遥远黑洞发生的不为人知事件等等，一般发生的区域可认为是宇宙的边缘地带。
　　这些神秘的中微子可穿过宇宙空间而并不会被磁场或者原子所吸收、偏转，科学家们对神秘高能粒子的研究可揭示出一些宇宙基本问题的奥秘。“冰立方”中微子探测望远镜阵列的设计目的就是用来探测中微子，它们来自遥远的恒星爆发事件，以接近光的速度穿过宇宙空间，继上周欧洲核子研究中心宣布发现与希格斯玻色子特征几乎符合的新粒子以来，中微子望远镜目前正受到关注。

图3  “冰立方”中微子探测望远镜阵列深达8000英尺
　　根据在“冰立方”中微子探测望远镜阵列工作的科学家新西兰坎特伯雷大学物理学家珍妮·亚当斯（Jenni Adams）介绍：“如果你举起手指，每秒将有数千亿个来自太阳的中微子穿过你的手指。”由于中微子可产生蓝色切伦科夫辐射，数字化光模块传感器可探测到中微子的运行轨迹。
　　研究人员之所以将巨型望远镜阵列部署在南极冰层下方，是因为大型冰川可增加中微子与原子的撞击发生率，而且插入深孔中的柱形探测器形成了阵列分布，数千英尺的冰层下可避免光线干扰，保护中微子望远镜阵列。物理学家珍妮·亚当斯在墨尔本举行的高能物理国际会议上提出，如果我们星系中的一颗超新星现在被观测到爆发，“冰立方”中微子探测望远镜阵列就能捕捉到数百个中微子。
　　图中艺术家绘制的“冰立方”中微子探测望远镜阵列中，黄色的部分就是圆柱形就是μ介子及中微子探测器列阵，其他的彩色点为通过探测器时被检测到的中微子。科学家们试图跟踪这些粒子，发现其发射源，可能揭开宇宙暗物质等不可见的神秘线索。
　　早在2010年之前，“冰立方”中微子探测望远镜阵列就基本已经建成，科学家们已经探测到了14个中微子。然而，在地中海海底还拥有一座巨型中微子望远镜探测阵列，其位于水下2500米左右的深处，被命名为“心宿二”（ANTARES）中微子望远镜，该望远镜已经探测到数以百计的中微子。到目前为止，科学家监测到的中微子基本是由地球大气层中产生的，这些能量较低的μ介子路径较短，未来希望能探测到来自遥远宇宙空间的中微子信息。

来源：腾讯科技