圖片說明：南極的一張總覽圖。左邊是南極考察站，右邊是正在建造中的IceCube。
（圖片來源：Forest Banks/NSF）
一個國際科學家小組最新研究表明，即將埋在南極冰層下的巨大中微子望遠鏡——「冰立方」（IceCube）能夠通過確定巖石地幔較亮的輪廓，對地球的金屬核心進行成像。相關論文發表在《高能物理—現象學》（High Energy Physics - Phenomenology）上。
由美、歐、日等國聯合啟動的IceCube設備目前還在建造之中，完工後，它能夠探測到中微子（neutrinos），一種不帶電的小於原子的基本粒子。由於中微子只參與非常微弱的弱相互作用，具有最強的穿透力，因此，在所有的基本粒子中，人們對中微子了解最晚，也最少。
值得注意的是，將由4800個光檢波器（光電倍增管）和1立方公裡冰所組成的IceCube系統專門用於捕捉從宇宙深空飛來的中微子。如果中微子和系統中的冰或者巖石發生碰撞，就會產生類似電子的m介子（一種重基本粒子）。IceCube系統中的光檢波器能夠捕捉到由m介子釋放出來的微藍色光芒——「切倫科夫射線」。
之所以IceCube要建在南極，科學家希望利用地球作為屏障，遮蔽其它宇宙粒子的「噪聲」。不過，科學家同時認識到，IceCube也可以作為行星掃描器。
由於一些中微子具有極高的能量，大約10萬億電子伏特（普通核輻射能量的數百萬倍），它們的穿透性稍差一些，很大一部分能夠被地球的金屬核巖石層截留下來。因此，此前的一些觀測希望通過捕獲較強的宇宙中微子束路徑，掃描出地球內部的結構。然而，這些嘗試都以失敗告終，遙遠的中微子源都相當昏暗。
在最新的研究中，西班牙巴塞隆納大學的Maria Gonzalez-Garcia和同事注意到，IceCube或許可以利用一些較近中微子的漫射光芒（diffuse glow），這些中微子由於高能量質子和其他宇宙射線的作用，形成於地球的上層大氣中。
研究人員指出，地球的金屬核心會比外層的巖石地幔吸收更多的大氣中微子。因此，當地球從身後被漫射光芒照亮時，IceCube會「看到」地核從較亮的背景中凸顯出來，這就好比利用X射線拍到骨骼。
從原理上而言，新的方法會得到更加清晰的地球內部影像，不過，由於中微子的光芒比較暗淡，圖像的生成速度會非常緩慢。研究人員表示，IceCube大約需要10年時間才能得到地核的輪廓，而要獲得地核和地幔界限的更多細節，需要的時間會長得多。
美國加州理工大學的David Stevenson表示，分析地震波已經能夠建立更加精確的地球內部圖像。「我是中微子地球物理學的擁護者，但它可能無法在幾十年裡獲得回報。」（科學網 任霄鵬/編譯）
（《高能物理—現象學》（High Energy Physics - Phenomenology），arXiv:0711.0745v1 [hep-ph]，M.C. Gonzalez-Garcia, Hiroyuki K.M. Tanaka）
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