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雖然中微子是一類很神祕的微粒,但它們也非常普遍。每秒有數以億計的中微子穿過你的身體。但是中微子幾乎不會與普通物質相互作用,所以檢測它們是一項巨大的工程挑戰。即使近來我們已經探測到它們,但檢測結果並不總是有意義的。比如說,我們已經檢測到中微子含有大量能量,但我們仍然不知道它們是怎麼產生這些能量的。

中微子探測儀是一個特徵的充滿純水或冰的腔室。腔室裡是非常靈敏的檢測器。中微子不能直接檢測到。檢測器要等中微子與一個原子發生猛然碰撞。這樣會產生帶電的輕子,例如一個電子、介子、τ粒子。這些帶電粒子也能產生光。所以通過探測光或者輕子,我們就知道一箇中微子與探測器互相作用了。

我們檢測到的中微子大部分都是在太陽核心中原子核聚變產生的太陽中微子。但像超新星和伽馬射線暴也會產生中微子。人們付出了大量努力致力於探測這些太陽系外中微子。

IceCube中微子天文臺示意圖,冰立方科學團隊-Francis Halzen

在南極洲的Icecube中微子天文臺是最好的中微子探測儀器之一。南極洲是一個很好的設定中微子觀測站的地方,因為它厚重的冰層可以吸收各種天文干擾粒子,比如說會影響你靈敏裝置的宇宙射線和伽馬射線。通過把觀測站放置在冰層下面,我們可以確信我們探測到的東西來自中微子。IceCube天文臺已經多次探測到太陽系以外的中微子。

圖解:ANITA如何探測中微子?

但是在南極洲還有另一箇中微子天文臺,它以一種非常不同的方式來探測中微子。它被叫做

ANtarctic Impulsive Transient Antenna, 簡稱為ANITA。它是一個安裝在熱氣球上的靈敏的無線電波探測器。ANITA是一個無線電波探測器,因為當高能量的中微子撞擊南極洲的冰層,他們會產生無線電波。這些中微子的能量比那些被冰立方探測到的中微子強大數百倍。當ANITA探測到這些高能量的中微子,它會造成一些小的波動,因為他們似乎是來自於在撞擊南極洲冰層前,穿過地球的中微子。這就是你所期望的,如果一些強大的天體物理事件在地球的方向產生了一系列中微子。但是如果是這種情況,這些中微子也會觸發能被IceCube探測到的東西。

所以ICECUBE 組織在尋找與ANITA勘察同時發生的勘察事件。他們沒有發現與這一事件相關的證據,這意味著這次事件不是幾光年外蘊含著強大能量的中微子引起的。這讓我們感到奇怪,因為這樣的結果就為我們留下了兩種可能性:要麼是因為ANITA本身一些設計上的缺陷導致了錯誤的結果, 要麼這些中微子事件是由標準物理模型之外的其他原因引起的。畢竟依據標準的物理學粒子模型,是不可能存在如此高能量的中微子的。

這只是此次事件的一小部分,所以我們需要對結果保持謹慎態度。然而,這項最新的發現也很有可能揭示了一個我們尚未涉足的物理學新領域。

相關知識

中微子:(常用符號希臘字母ν表示)是由一個費米子(一個自旋為1/2的粒子)組成的,只能藉助微弱的原子間作用力和重力。中微子是由於它是電中性,且靜止品質很小甚至長久以來被認為是零品質,而被命名。中微子的品質比其他已知的基本粒子的品質要小得多。弱作用力的範圍很短,引力的相互作用力又非常弱,中微子是不參與強相互作用的。因此,中微子通常可以毫無阻礙且不被探測地穿過一般物質。

參考資料

1.Wikipedia百科全書

2.天文學名詞

3.Tulip,哆啦美,Kylin-technology

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