南極1.6km冰下埋數千探測器尋宇宙射線來源

2020-11-27 中國青年網

  南極是進行此項研究的最佳場所,因為這裡的冰雪異常純淨,幾乎完全不含氣泡和其他可能影響探測結果精確性的幹擾。這是上覆巨厚冰雪層壓力的結果

  新浪科技訊 北京時間10月19日消息,據國外媒體報導,深埋在南極洲廣袤冰雪之下的一臺「望遠鏡」將有望幫助科學家們確定來自外太空,不斷轟擊地球的宇宙射線和粒子究竟來自何方。

  在過去的10年間,科學家們一直在奮力設計並建造一個雄心勃勃的實驗裝置,以便搞清楚是何種機制產生了宇宙射線,以及一種名為中微子的基本粒子,這種粒子難以捉摸,卻到處存在。他們將數千臺探測器深埋到南極洲冰雪下超過1英裡(約1.6公裡)深處。當宇宙射線和這種粒子和南極洲冰雪中的原子發生碰撞時,會產生轉瞬即逝的藍光閃爍,這些探測器極度敏感,可以記錄下這些閃光。通過對撞擊產生的閃光特徵的記錄,探測器能夠鎖定它們的運行路徑,從而幫助科學家確定它們到底來自銀河系中的什麼方位。

  儘管這臺耗資2.71億美元,被科學家們稱作「冰立方」(ICECUBE)的中微子天文臺尚未建成,其最後一批探測器計劃今年12月份才會安裝到位,但是對其探測數據的分析已經迫不及待地開始了。初步的結果顯示大量宇宙射線似乎都來自一個靠近船帆座的天區,這是一個位於南天的星座。長期以來這裡便被認為存在一個強輻射源。

  科學家們現在希望當這臺設備最終建成之後將幫助他們確定到底是何種機制生成了這些自由穿越於星系之中的高能宇宙射線以及中微子。最近有研究指出星系宇宙射線會對地球氣候造成影響,從而改變天氣情況和雲層狀況。宇宙射線是一種以接近光速運行的高能粒子流,它們衝入地球大氣層,和空氣中的原子發生碰撞,會導致空氣中產生電荷,從而誘發閃電和雷暴的發生。

  一直以來,科學界一直認為宇宙射線和中微子產生於超新星爆發或者超大質量黑洞。但是近些年來這種理論開始受到質疑。科學家們現在希望「冰立方」實驗能給出一個答案。素比·薩卡爾(Subir Sarkar)教授來自牛津大學,是一位粒子天體物理學家,他領導了參加「冰立方」實驗項目的英國團隊。他說:「100年前我們就發現了宇宙射線,但是直到現在我們仍然對它的來源一無所知。乍一看,你可能會覺得冰立方是一個瘋狂的實驗計劃。你不是想研究天上嗎?可你卻把自己埋進地下。但這確實是一種反向追蹤其來源路徑的新思路。」

  「這一計劃真正讓人興奮的地方是對宇宙射線和中微子的研究可以給我們一個看待宇宙的全新視野,並讓我們得以窺視之前無法企及的區域。 就目前來說,我們還無法透過黑洞外圍厚厚的塵埃和氣體帶一窺黑洞本身,但是如果這些高能粒子是從這些區域產生的,那麼我們將可以經由對這些粒子的研究獲取關於這一區域的信息。」

  當宇宙射線中的高能粒子轟擊其他物質原子,將產生輻射和中微子。中微子是宇宙中除了光子之外最多的例子。但是它們卻是最難以探測的粒子,因為它們不帶電荷,並且幾乎沒有質量,這意味著它們可以暢通無阻的穿過巖石、金屬,甚至人體。在極少的情況下,中微子會撞到原子。這樣的結果是產生一種叫作μ子的粒子,這是中微子的一種,以及一種特徵藍光閃爍,探測器可以捕獲這種閃爍。

  南極是進行此項研究的最佳場所,因為這裡的冰雪異常純淨,幾乎完全不含氣泡和其他可能影響探測結果精確性的幹擾。這是上覆巨厚冰雪層壓力的結果,由於設施位於地下1.2英裡(1900米)處,上面覆蓋的冰雪層很厚。到最終建成時,科學家們計劃在這裡安裝超過5000臺光學探測設備,覆蓋大約1立方公裡的冰雪層。科學家預料這種和中微子的碰撞事件發生概率極低,可能每年只會出現幾次,但是自從2006年第一臺探測器被埋入地下以來,他們已經探測到了若干次這樣的撞擊事件。

  此項大型國際合作項目由美國威斯康星大學麥迪遜分校領導,目前參與研究的科學家們正在想辦法擴大實驗的規模。本周在布魯塞爾召開的一次會議上,科學家們提出了一個設想,即建立一個覆蓋數百英裡的探測設備陣列,在冰下普遍放置無線電波探測器,然後研究人員則通過監聽無線電波的變化來判斷中微子撞擊事件的發生。高度敏感的麥克風也可以被用來監聽冰層中撞擊事件產生的獨特聲響。(晨風)

·富二代校內撞飛兩女生高喊:我爸是李剛()

·陝西警方澄清不明飛行物帶走村莊傳言

·鹽津發生4.6級地震尚無人員傷亡報告(組圖)
·億萬富翁餘海波駕豪車三次堵路圍毆交警
·全國各地眾老闆手機號信息遭網上洩露

【更多精彩內容請關注新聞頻道】  科技】

相關焦點

  • 粒子探測器「冰立方」藏在南極的中微子「捕手」
    可你卻把自己埋進地下」。果然,被安裝於南極深厚冰層之下的 「冰立方」傳來了好消息。就在嫦娥三號成功發射的幾天前,一項宇宙射線研究有了最新結果,被稱為「冰立方(IceCube)」的中微子探測器首次探測到來自外太空的中微子。
  • 每毫升達1萬個細菌!隱藏在冰下,南極冰川生命息息相遇
    去年,歐洲航天局(European Space Agency)環繞火星的「火星快車」(Mars Express)探測器報告的數據顯示,火星上存在一個被掩埋的液態水湖泊。美國蒙大拿大學極地生態學教授、科考隊隊長約翰·普裡斯庫說:對從默瑟湖採集的水樣進行早期研究顯示,這些水樣每毫升含有大約1萬個細菌細胞。
  • 100年後,科學家解開宇宙射線起源之謎!
    就在前兩天,美國自然基金委員會宣布,美國南極冰立方中微子天文臺(IceCube Neutrino Observatory )望遠鏡追蹤到了一個遙遠耀變體(Blazar)中的高能宇宙中微子,這個耀變體正是產生高能宇宙射線的源頭之一。
  • 南極冰下800米:科學家發現「外星世界」,顛覆對外星生命的認知
    要說地球上最神秘的區域,相信大家會報出一臉出人跡罕至的地方,比如珠穆朗瑪峰頂、馬裡亞納海溝,但南極厚厚的冰蓋以下如果認了第一,可能就沒有敢認第二的地方了!無疑被數公裡厚冰塊保護的南極冰下海洋,是地球上最無人知曉的地方!
  • 南極冰下800米:科學家發現「外星世界」,顛覆對地外生命的認知
    來自惠蘭斯湖中的細菌培養後的菌落檢測顯示並不能排除有高等生命存在的可能,但惠蘭斯湖中有機物來源是個謎,因為此處幾乎就是封閉的,海洋中的有機物要通過冰下通道到達這裡,最樂觀的估計需要6-7年,而這樣的極端隔絕的環境中,這些生命能夠存在幾十萬年絕對是一個奇蹟!
  • 南極冰下深湖發現「異星世界」,對未來地外生命的探索有何意義?
    在南極有非常吸引科學家的地方,那就是冰下的湖泊,世界各國主要集中對三個冰下湖泊進行探測:惠蘭斯湖(Lake Whillans)、沃斯託克湖(Lake Vostok)、埃爾斯沃思湖(Lake Ellsworth)。其中最成功的莫過於美國對惠蘭斯湖的鑽探。
  • 終於,物理學家弄清了南極高能幽靈粒子的來源之謎:耀變體黑洞!
    2017年9月22日,科學家通過世界上最大的中微子探測器——位於南極的「冰立方」(IceCube Neutrino Observatory),探測到了神秘的 「幽靈粒子」 。此次發現的粒子穿越40億光年到達我們身邊,普通人無從得知,科學家卻異常困惑。
  • 美探測器將在南極「試水」 未來探索冰封星球生命
    新華社洛杉磯11月22日電(記者譚晶晶)美國航天局噴氣推進實驗室日前宣布,本月將在南極測試一款冰下浮力探測器,未來有望用於探測地外冰封星球上是否有生命存在的跡象。據介紹,這個探測器長約1米,配有兩個輪子,搭載了大量科學儀器,能在冰水交接區域拍攝照片、搜集數據,測量水溶氧含量、水礦化度、壓力、溫度等與生物生存相關的參數。項目團隊將在澳大利亞南極科考站凱西站附近的湖泊和海岸的冰層上鑽孔,讓探測器下探測試。噴氣推進實驗室在一份聲明中表示,太陽系有許多衛星被厚冰層覆蓋,下面流淌著液態海洋,比如木星衛星木衛二、土星衛星土衛二等。
  • 火星南極冰下出現湖泊,液態水或遍布整個星球
    火星南極冰下湖被確認讓我們將時間撥回到2018年,這一年,來自歐洲的聯合科學家團隊,通過探測器採集到的大量數據分析,判斷火星的南極冰層下,極有可能存在著一個大型的地下鹽水湖。不過遺憾的是,由於當時判斷依據主要是來自於2012年-2015年探測器採集到的數據,所以由於證據不足,無法100%確認。
  • 南極冰下800米!科學家發現「異星世界」,或改變對地外生命看法
    地球上最寒冷、最神秘的地方非南極大陸莫屬,雖說前段時間人們在南極地區檢測到了歷史最高溫足有20攝氏度,但這只是南極邊緣局部地區,在整個南極大陸全年的平均氣溫還是在零下70攝氏度左右,環境依舊十分惡劣。如此低溫也是南極大陸數十億年被冰雪覆蓋的主要原因。
  • 以「手機探測器」追蹤宇宙射線
    加州大學的研究人員研發了能夠追蹤宇宙射線的手機應用程式,以此打造世界上最大的探測器網絡,以手機為載體的網絡將分散在世界各地的智慧型手機連成一體,一旦宇宙射線到達我們的地球,科學家即刻獲取宇宙射線的相關信息,智慧型手機用戶將射線信息自動上傳到網站。
  • 科學家在南極冰下800米處,發現新的生命世界,顛覆了人類的認知
    相對於北極來說,南極有著太多的秘密存在,人類目前沒有辦法完全探知。雖然南極是非常寒冷的地區,曾經是人類的禁區,但並不表示那裡是生命的禁區。南極仍然有生命存在,比如我們都知道的企鵝。過去科學家對南極生命的認知只限於表面,從來沒有考慮南極冰下會有豐富生命的存在。可是後來隨著全球氣溫的不斷升高,南極溫度的不斷升高,冰雪開始融化,這個時候南極冰下的一些情景才讓我們了解。
  • 南極冰下都有啥?那裡的百合都會跳舞!
    但近幾十年來,隨著極地海域考察範圍的逐漸擴大,尤其在南極海洋深處的研究增多,許多新物種不斷被發現,過往的傳統觀念正在被科學新知所修正。有關南極海洋保護的理念,也在這個過程中得到更多的發展和完善。  我曾17次赴南、北極參加考察探險活動,其中8次隨「極星」號等國外考察船赴極地,在南極地區,我曾領略過「冰下草原」的奇幻景色,也曾見過形形色色的海底生物。
  • 尋找譜系源頭:高海拔宇宙射線觀測站將探索宇宙射線的起源
    另外,當高能質子和原子核組成的宇宙射線到達大氣層時,會產生由光子和μ介子等粒子形成的空氣陣雨。然而,自從100年前人類第一次發現宇宙射線以來,它的來源始終是一個謎。宇宙線簇射LHAASO的目的是利用總面積為80000平方米的水切倫科夫式探測器和12個廣角切倫科夫式望遠鏡,探測能量處於1011-1018電子伏特範圍內的宇宙射線。
  • 除了「血瀑布」 南極冰下湖還藏著哪些秘密
    南極的冰下為何還有不結冰的湖水?除了讓血瀑布成為難解之謎外,南極冰下的水世界還藏著哪些秘密?  瀑布「血水」來自冰下湖?  在冰天雪地的南極洲,存在著一處罕見的自然景觀,那就是澳大利亞地質學家於1911年偶然發現的血瀑布,這條宛如鮮血般的紅色瀑布經泰勒冰川流入麥克默多幹河谷,因為流淌出的紅色液體好似血液,因此得名血瀑布。
  • 宇宙無奇不有,科學家們如何研究並「捕捉」有奇怪特質的宇宙射線
    宇宙有太多的謎團,今天我們來看一種特殊的物質,它可以直接穿過我們的身體,穿過我們的星球,甚至穿越一切……由細小的原子構成的宇宙射線可以穿透任何物質,不過幸好,在地球上它們在穿透我們身體的時候不會對我們的身體造成損害。但是宇宙中的宇宙射線實在是太多了,這麼多宇宙射線,它們不都起源於我們的太陽,粒子物理學家對宇宙射線的來源產生了疑問。
  • 南極冰下800米處,科學家發現「第二世界」,已顛覆對生命的認知
    因此,一旦南極被人類開發,那麼在南極之上存在的大量冰川將會化為淡水,進入海洋,最終促進全球海平面進一步上升,這將會淹沒大部分的島嶼和陸地,到時候,動物和人類都將受到影響。但如果不開發南極,我們又心癢難耐,原因是南極存在太多的秘密,它是地球上最神秘的陸地,經過統計的數據顯示,南極大陸大約有1400萬平方公裡,但是,裸露在外的島嶼以及那些我們肉眼可見的土地等面積還達不到其中的7%,自從地球開始形成,南極的冰蓋也在不斷堆積,根據科學家的推算,目前,南極平均厚度達到2000米,但有些地方的厚度卻達到4800米,這相當於珠穆朗瑪峰的一半海拔
  • 就在南極下方,那裡會有生命嗎?
    最近,英國開放大學行星地球科學教授David Rothery在《自然天文學》上發表論文介紹了一個令人欣喜的消息:在火星南極地表以下大約1公裡的位置,隱藏著一個掩埋在冰川以下的巨大湖泊網絡,那裡或許是火星上最宜居的地方!在火星地表看,這顆行星極其乾燥,甚至比撒哈拉沙漠還乾燥得多。
  • 伽利略號到達7億千米外深空,發現冰下海洋,顛覆對地外生命認知
    ,1997年,靠近木衛二的伽利略號探測器似乎穿過了一個木衛二上的噴泉噴出的羽流,但卻因為伽利略探測器並沒有搭載這種類型的相關設備,無法證實!早在旅行者時代,科學家們就知道了木衛二歐羅巴上有一個冰殼,但對於它的冰下是否存在海洋,一直以來都有很大的因為,因為這有兩個問題,冰殼是否足夠的厚度;冰下是否有足夠的熱量來源;冰上和冰下是否存在物質交換。
  • 伽利略號到達7億千米外深空,發現冰下海洋,顛覆對地外生命認知
    ,但卻因為伽利略探測器並沒有搭載這種類型的相關設備,無法證實! 早在旅行者時代,科學家們就知道了木衛二歐羅巴上有一個冰殼,但對於它的冰下是否存在海洋,一直以來都有很大的因為,因為這有兩個問題,冰殼是否足夠的厚度;冰下是否有足夠的熱量來源;冰上和冰下是否存在物質交換。儘管科學家們十分好奇,但對於飛掠的衛星匆匆一瞥十分無奈!