中微子探測器示意圖:球形的中微子探測器置於水池中心,上下與四周均被2米以上的水包圍以屏蔽本底,在水池頂部採用徑跡探測器作為反符合探測器,鋼網架上安放光電倍增管以探測並收集中微子事例。
據日本媒體近日報導,日本文部科學省將建設探測中微子的下一代「頂級神岡」(Hyper-K)探測器,計劃於2025年後投入使用,旨在揭示宇宙起源和物質誕生等謎團。
中國科學院高能物理學家曹俊研究員對科技日報記者說:「中微子探測器需要一個極乾淨的環境:需要放在很深的地下,用巖石阻擋宇宙射線;需要泡在水中,用水來阻擋來自巖石、空氣等的天然放射性。」他介紹,除了「頂級神岡」,中國江門中微子實驗(JUNO)裝置以及美國「深部地下中微子實驗」(DUNE)設施也分別將於2022年和2026年「上崗」,這三大中微子實驗,有望為我們揭開宇宙中最難以捉摸的幽靈粒子的「神秘面紗」。
據美國趣味科學網站近日報導,設在美國的「深部地下中微子實驗」由兩部分組成,一部分位於費米實驗室,包括一個巨大的中微子槍,其會將質子加速到接近光速,使其粉碎,在終端每秒射出數萬億個中微子。
據悉,DUNE能夠更好地描述中微子振蕩的特性,還能探測到銀河系和鄰近星系中超新星釋放的中微子等。
「頂級神岡」將在2025年左右開始尋找自然界(比如核聚變和超新星)產生的中微子。
因為山體、水池等屏蔽體已經把幹擾實驗的絕大多數宇宙射線等因素排除出去,當有用的中微子通過水池進入中心探測器時,就會與2萬噸液體閃爍體中的氫原子核發生撞擊,碰撞產生的光被周圍的光電倍增管探測、放大,並通過轉換器變成數位訊號送入計算機,就可供科學家們分析研究了。
研究指出,物理學家可能永遠無法精確地確定這三種中微子的質量,但他們可以不斷接近。
輕如塵、快似光,能夠輕易穿越各種物體,還能時不時「變身」——中微子無疑是基本粒子世界裡的「隱世高手」;此外,它們或許還背負著有關宇宙大爆炸的絕世秘密。
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