在發(fā)現(xiàn)有史以來能量最高的2個中微子后,,科學(xué)家利用深埋在南極點(diǎn)冰下的巨型粒子探測器,,發(fā)現(xiàn)了另外26種新型高能中微子存在 中微子可以激活埋在冰下的傳感器。圖片來源: JAKOB VAN
SANTEN
■段歆涔
在發(fā)現(xiàn)有史以來能量最高的2個中微子后,,科學(xué)家利用深埋在南極點(diǎn)冰下的巨型粒子探測器,,發(fā)現(xiàn)了另外26種新型高能中微子存在的跡象。這些新發(fā)現(xiàn)的中微子的能量要比之前發(fā)現(xiàn)的兩個中微子的能量小一些,,但似乎比宇宙射線撞擊大氣層——這也是地球中微子的主要來源——所形成的中微子的能量大一些,。因此,這意味著,,這些粒子可能由人們目前并不了解的,、在深空中發(fā)生的天體物理學(xué)過程所形成。
“目前該結(jié)論僅僅是很初步的結(jié)果,?!痹?月15日于美國麥迪遜市舉行的天體物理學(xué)粒子研討會上,威斯康星大學(xué)麥迪遜分校學(xué)者Nathan
Whitehorn表示,,“我們并不完全確定這種新粒子來源于某種天體物理學(xué)過程,。”但是,僅憑已知的太陽系過程,,科學(xué)家很難解釋為何這些粒子會有如此多的數(shù)量并攜帶如此多的能量,。“如果在分析更多數(shù)據(jù)之后,,我們發(fā)現(xiàn)結(jié)果確實(shí)是這樣,,并且其確實(shí)來自某種新型天體物理學(xué)來源,那么我們就能據(jù)此解釋很多之前認(rèn)為幾近無解的問題,?!?/div>
在冰立方(南極冰立方中微子天文臺)工作的物理學(xué)家正在努力理解高能宇宙射線——從宇宙中飛來并轟擊地球——的帶電粒子起源,他們認(rèn)為,,這或許與上述中微子的起源有關(guān)?!盎旧?,任何你能想到可以產(chǎn)生宇宙射線的物體,都能同時產(chǎn)生中微子,?!?
Whitehorn說,與宇宙射線轟擊大氣層時局部產(chǎn)生的中微子不同,,天體物理學(xué)的中微子或許是和宇宙射線同時,、由同一物體所產(chǎn)生的。
冰立方中微子天文臺利用一張?zhí)刂频摹熬W(wǎng)”來捕捉著名的中微子——
一種很少與物體原子相互作用的輕量級基本粒子——的滑行過程,。冰立方由5000多個埋在南極冰下2公里的光線傳感器組成,,其所涉及的南極冰體足以填滿幾十萬個奧林匹克游泳池。在這么大的體積中,,來自宇宙的中微子穿過太空,、穿過人體甚至是巖石,偶爾會撞上冰中的原子,,從而發(fā)出微弱的閃光,。
而這種閃光的特性,例如光的式樣(存在斑點(diǎn)還是存在條紋),、粒子運(yùn)動的方向(是從天空中向下運(yùn)動,,還是向上穿過地球)等,都能夠揭示中微子的三個基本屬性及其來源,。中微子研究有一個關(guān)鍵優(yōu)勢——其他帶電宇宙射線運(yùn)動的軌跡因受到磁場的影響,,都是彎曲纏繞的,而中微子則可不受這些因素影響,,其運(yùn)動軌跡為直線,,也就是說,沿著其運(yùn)動軌跡回溯,即可找到它們的來源,。
根據(jù)已知的理論,,在過去的兩年中,研究者們已經(jīng)識別了能量從數(shù)十兆到數(shù)百兆電子伏不等的10.6種粒子,。而4月宣布發(fā)現(xiàn)的28種新粒子,,包括兩種非常高能的粒子,意味著科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了中微子的新的來源,。
因此“冰立方”物理學(xué)家,、同時就職于威斯康星大學(xué)麥迪遜分校的Naoko Kurahashi
Neilson,嘗試通過追溯新粒子的到達(dá)方向來尋找其最初來源的蛛絲馬跡,?!拔夷壳暗墓ぷ魇歉闱逖刂渎窂交厮荩欠駮l(fā)現(xiàn)能夠產(chǎn)生宇宙射線的天體,?!彼f。不過,,或許由于可研究的粒子數(shù)量太少,,研究者沒有發(fā)現(xiàn)特別有力的證據(jù)?!耙?yàn)殡m然相對之前,,我們已經(jīng)做了相當(dāng)多的工作,但是,,這還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠,。”她補(bǔ)充說,,“我們得出了不存在可辨認(rèn)的中微子來源的結(jié)論,。”
研究人員利用篩選技術(shù)來排除仿冒粒子,,并通過將監(jiān)測器邊緣設(shè)為“紅旗地帶”等手段來減少來自大氣中微子的背景噪音,。一些帶電粒子,例如大氣中的μ介子能夠激發(fā)位于冰立方監(jiān)測器邊緣位置的傳感器,,而中微子則可以直接穿透并激活埋在冰下的傳感器,。“科學(xué)家不想要到達(dá)監(jiān)測器上的物質(zhì),,而想要在監(jiān)測器上發(fā)生的東西,。”
“冰立方”物理學(xué)家,、威斯康星大學(xué)麥迪遜分校學(xué)者Claudio
Kopper說,。不過,,證明中微子確實(shí)來源于高能宇宙活動確實(shí)需要很長時間?!拔覀兊哪康木褪钦业絹碓?,但可惜,我們還沒有找到,?!?Kopper說。
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