整個南極都是天然探測器!科學家靠這招 在冰原觀測超高能中微子

2017-11-16 21:00

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南極洲的「拉森C冰棚」(Larsen C ice shelf)的巨大裂縫,後來造成史上最大的冰山之一(AP)

南極洲的「拉森C冰棚」(Larsen C ice shelf)的巨大裂縫,後來造成史上最大的冰山之一(AP)

國立核能研究大學莫斯科工程物理學院(MEPhI)物理學家亞歷山大.諾維科夫向俄新社介紹,俄羅斯學者及其美國國家航空航天局(NASA)的同行們為何每年前往南極洲,在那裡釋放非比尋常的「探空氣球」,並分享了他們對地球南極圈周圍生命的印象。

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為何每年夏威夷大學、俄羅斯學者及其美國國家航空航天局、國立核能研究大學莫斯科工程物理學院的學者們,以及世界上許多其他科研中心的學者們,都要前往南極洲的美國麥克默多科考站(McMurdo Station),進行非比尋常的科學考察,在此過程中他們似乎做一些非常奇怪的事情。他們在寒冷的極地空氣中釋放安裝有高科技裝備的探空氣球,在之後的3到4個月內把這些氣球全部任由風吹飄揚。

這些「探空氣球」在尋找一種物質:超高能的中微子,它們是發生在銀河系中心、超大塊黑洞邊緣和宇宙其他角落中的最強烈爆炸和大災難的痕跡,天文學家仍持續討論它們的性質。諾維科夫解釋說:「實際上,探空氣球不能被稱作是某種奇怪的古老事情。現代的探空氣球可以維持自己的高度,在晝夜不同時段升降,並進行其他機動。探空氣球與衛星的區別是:探空氣球可以重複多次釋放,這大大降低了進行觀測活動的花費。」

諾維科夫指出,探空氣球所能夠轉發和取得的資料,遠比衛星做得多。它還有其他幾個優勢,使得參加南極瞬態脈衝天線(Antarctic Impulse Transient Antenna)的科考團隊把「19世紀的遺產」選作基本平臺,收集美國和國立核能研究大學莫斯科工程物理學院製造的檢測器。

冰山

科學家:萬億噸重冰山脫離南極洲(俄羅斯衛星通訊社)

參加南極瞬態脈衝天線專案的美國學者已經尋覓中微子10年,目前他們沒能成功找到一個相似的粒子,不過這不是當前問題,另一個類似項目皮埃爾.奧熱高山望遠鏡在不斷工作幾十年後,也只能發現20或30多條宇宙超能射線。

學者們認為,與太陽和其他星星形成的普通中微子不同的是,超高能中微子在極端非比尋常的過程中產生,其中包括暗物質粒子解體過程,這些觀測試圖揭示它的性質。諾維科夫指出,這種粒子的最罕見特點迫使物理學家們把整個南極洲變成巨大的超高能中微子檢測器。

无人机拍下了南极洲冰架的巨大裂缝

無人機拍下南極洲冰架的巨大裂縫(俄羅斯衛星通訊社) 

南極洲說,南極洲聽

物理學家諾維科夫解釋說:「發現粒子的可能性取決於兩個參數:檢測器的面積,以及它們的執行時間。在我們的情況下,南極洲的冰就在扮演著檢測器的角色。存在相似的地面檢測器:ARIANA和ARA。它們可能晝夜都在運轉,但在這種情況下他們能夠記錄在距自己非常近的距離內所發生的事件。探空氣球有助於我們看到幾乎整個南極洲,並記下發生在距探空氣球幾百公里內所發生的事件。」

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