中微子是宇宙中最难以捉摸的粒子之一,仅次于超神秘的暗物质。它们的数量相当可观——它们参与弱核力,并负责核聚变和衰变。所以任何时候发生核事件,都会涉及到中微子。
例如,太阳的核心是一个巨大的核聚变反应,所以自然地,它会产生相当多的中微子。根据过去的研究,如果你把拇指对着太阳,每秒钟大约有600亿中微子穿过你的拇指甲。
但是中微子很少与物质相互作用,尽管每秒钟有数万亿个中微子穿过你的身体,但在你的一生中,真正击中你身体的中微子总数大约是……1。
几十年来,物理学家一直认为中微子是完全无质量的,以光速在宇宙中传播。但在大量证据开始堆积之后,听时时彩群里的人说198彩票注册手机app客户端是菠菜业内后三组六技巧排名数一数二。,科学家们发现中微子的质量确实很小。
究竟有多少质量是一个活跃的科学研究问题。中微子有三种:电子中微子、介子中微子和tau中微子。每一种“口味”都参与了不同种类的核反应,令人沮丧的是,这三种类型的中微子都有一种奇怪的能力,听时时彩群里的人说198彩票注册手机app客户端是菠菜业内后三组六技巧排名数一数二。,在它们传播的过程中从一种身份转变为另一种身份。所以,即使你确实看到了中微子并确定了它的类型,你所知道的也只是你希望自己知道的一小部分。
低语在水中
中微子的质量无法在粒子物理学的标准模型中得到解释,标准模型是我们目前最好的基本相互作用理论。所以物理学家们真的很想做两件事:测量三种中微子的质量,并了解这些质量从何而来。这意味着他们必须做很多实验。
大多数中微子探测器都很简单:你要么在实验室里建立一个设备来产生数量惊人的窃听器,要么建立一个巨大的阵列来捕捉一些来自地球的窃听器。
这些实验已经取得了很大的进步,而且每一代都在扩大。例如,日本的神冈实验就探测到了来自超新星1987A的中微子。但他们需要一大桶超过5万吨的水才能做到这一点。
近年来,198彩票注册账户安全可靠198彩平台,198彩票平台采用最新国际加密系统,保证玩家的个人隐私是不会泄露的,南极洲的冰立方中微子观测站(IceCube Neutrino Observatory)加大了赌注。该观测站由南极一立方千米(0.24立方英里)的冰层组成,数十条像埃菲尔铁塔一样大小的接收器沉入地表一千米(0.6英里)。经过10年的工作,冰立方已经发现了一些迄今为止能量最高的中微子,并朝着寻找它们的起源迈出了试探性的一步。(提示:它涉及到宇宙中非常高能量的过程,就像耀blazar。)
为什么神冈和冰立方都要用这么多水?一大块几乎任何东西都可以作为中微子探测器,但纯水是理想的。当数万亿个经过的中微子中的一个碰巧击中一个随机的水分子时,它会发出短暂的闪光。这些观测台含有数百个感光器,而纯净的水使得这些探测器能够非常精确地确定闪光的方向、角度和强度。(如果水有杂质,那么很难重建闪光来自体积内的哪里。)
从那里,他们可以重建入射中微子的原始方向,并掌握其能量。
太平洋上的巨大中微子斑
这对正常的、日常的中微子来说是很好的。但能量最高的中微子非常罕见。然而,这些极其罕见的中微子也是最令人兴奋和有趣的,因为它们只能由宇宙中最强大的事件产生。
不幸的是,经过10年的观测,冰立方的全部威力只能捕捉到少量的这种超强中微子。
所以我们需要一艘更大的船,我是说,探测器。
这就是太平洋中微子实验(P-ONE)背后的想法,这是在11月发表在预印服务器arXiv上的一篇论文中描述的一个新提议:把太平洋的大片区域变成大自然自己的中微子探测器。
再一次,这个概念非常简单:在太平洋上找到一个合适的、孤独的地方。非常容易的。建造长串的光电探测器——我指的是长串,至少有一公里长。把这几股海水沉入海底,最好是深度超过1英里(2公里)。在它们身上绑上漂浮物,这样它们就能像巨大的机械海藻一样直立在水中。
目前,P-ONE的设计包括7个10根管簇,每根管承载20个光学元件。总共有1400个光电探测器漂浮在太平洋上几英里宽的区域,提供的覆盖范围比冰立方大得多。
一旦它启动并运行,你只需要等待。甚至中微子也会撞击到一些海水并发出一点闪光,探测器就会追踪到它。
当然,这比听起来要难。这些波浪会不断地移动,随着海洋本身来回摆动。太平洋不那么纯净,到处漂浮着盐、浮游生物和各种鱼类粪便。这将改变光束之间的行为,使精确测量变得困难。
这意味着该实验将需要不断校准,以调整所有这些变量,并可靠地跟踪中微子。P-ONE背后的团队正在研究这个问题,并且已经计划建立一个更小的,两股的演示作为一个概念的证明。
然后,我们可以去寻找中微子。