揭開高能宇宙粒子的秘密

2020-09-14 冬哥譜科


位於南極冰層深處的「冰立方」中微子天文臺已經為極高能量的宇宙事件帶來了壯觀的新見解。

為了研究能量更高的基本粒子的宇宙起源，慕尼黑工業大學現在已經啟動了一項國際倡議，將在東北太平洋建造一個大小為幾立方公裡的中微子望遠鏡。

然而，光並沒有告訴我們太多關於銀河系以外最高能量事件的信息，比如活動星系核的噴流、伽馬射線爆發或超新星，因為處於較高伽馬射線範圍的光子通過與其他粒子的相互作用，在穿越宇宙的漫長道路上損失了極高的能量。

就像光一樣，中微子(幾乎)以光速穿越空間，但極少與其他粒子相互作用。

他們保持自己的能量和方向，這使他們成為最高能量宇宙的獨特信使。

自2013年冰立方中微子天文臺首次探測到河外中微子以來，天體物理學家一直在努力了解它們來自哪些宇宙源，是哪種物理機制將它們加速到如此極端的能量。

然而，為了解決這個難題，需要更多的探測器，其體積甚至比立方公裡大小的冰立方天文臺還要大。

因為只有通過切倫科夫輻射才能直接觀測到中微子，所以探測器必須位於冰中或水中。

廣闊的深海平原為跨度數立方公裡的中微子觀測站提供了理想的條件。

2018年夏天，ONC在卡斯卡迪亞盆地錨定了第一個探路者實驗：稻草(水中吸收長度的字符串)實驗，這是兩根140米長的繩子，配備了發光器和傳感器，以確定海水中的光衰減，這是P-One設計的關鍵參數。

2020年9月，將安裝一條500米長的帶有額外探測器的稻草-b鋼纜。

這兩個實驗都是由TUM物理系的Resconi研究小組開發和建造的。

稻草b探路者實驗的十個探測器模塊中的三個探索太平洋的卡斯卡迪亞盆地，為計劃中的P-One中微子望遠鏡做準備。

模塊將懸掛在一根500米長的鋼纜上，這根鋼纜將於2020年9月底錨定在2660米深的海床上。

它們包含的傳感器將測量深海中的溫度、洋流和生物發光等。

雷斯科尼說：「屆時，該實驗將裝備完善，可以揭示河外中微子的起源，但更重要的是，高能中微子也有可能揭示暗物質的本質。」

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