ITBear旗下自媒体矩阵:

南海深处织巨网:“百川”望远镜探寻宇宙最神秘中微子

   时间:2026-01-14 14:15:43 来源:快讯编辑:快讯 IP:北京 发表评论无障碍通道
 

在浩瀚无垠的宇宙中,有一种神秘的基本粒子——中微子,它们数量庞大,无处不在,却几乎不与任何物质发生相互作用,如同宇宙中的“隐身人”。自泡利在1930年预言其存在以来,科学家们对中微子的探索已持续近一个世纪,尽管取得诸多进展,但这种粒子仍有许多未解之谜等待揭开。

恒星内部也是中微子的重要诞生地。在恒星核心温度和密度极高的区域,核聚变反应持续进行,产生大量中微子。由于中微子几乎不与其他物质相互作用,它们产生后能瞬间穿出恒星,带走巨额能量,起到冷却调节的作用。在恒星死亡阶段的超新星爆发中,中微子更是携带走了约99%的能量,以近乎光速的速度向外喷射,产生的中微子吹压将恒星外壳炸飞,宣告恒星死亡的同时,也播撒出制造行星和生命的重元素。

宇宙中的巨型粒子加速器,如活动星系核和伽马射线暴等,也是中微子的产生地。以活动星系核为例,其中心是超大质量黑洞,周围吸积盘物质被吞噬时因摩擦被加热到极高温度,同时产生强大喷流。在这样极端的环境中,质子和光子被加速到接近光速,不断剧烈碰撞,产生不稳定的π介子,π介子快速衰变产生谬子和中微子,谬子随后也衰变产生更多中微子。这些高能中微子成为宇宙剧烈事件中能量和信息输出的主力,为我们探测遥远神秘的天体提供了独一无二的信使。

尽管中微子无处不在,但探测它们却极为困难。在日常生活中,我们无法直接“看到”中微子,只能通过观察它们与探测物质相互作用产生的次级效应或痕迹来推断其存在和性质。探测中微子需要制造巨大的“陷阱”,因为它们几乎不会在探测器中留下明显痕迹,只能耐心等待它们极其罕见地撞上探测器中的原子核或电子。

设计有效的中微子探测器需要考虑多方面因素。一方面,探测器要足够深,可设置在深海或深深的地下,利用海水或岩层屏蔽其他宇宙粒子,只让中微子穿透进来;另一方面,探测器要足够大,采用守株待兔的方式,在数以亿亿计穿过探测器的中微子中,捕捉那极其偶然的撞击事件。

国内外科学家对中微子探测充满热情,中山大学、高能所、上海交大等团队纷纷提出各自方案。中大团队提议以光电倍增管为基础单元,在数千米的深海中编织一个巨大的光电探测网,命名为“百川”(英文名NEON)。这个探测网中的玻璃球内密封着光电倍增管,为尽可能多接收蓝色闪光并屏蔽背景光子,用较小的3寸光电倍增管将玻璃球填满,使每个探测球获得最大接光面积并具备较好分辨光子方向的能力。

研究表明,若在中国南海建设10立方公里的中微子望远镜“百川”,将对高能中微子具有极佳灵敏度,能有效排除钾元素辐射干扰,且作为靠近赤道的探测实验,对全天的中微子都有较好探测效率,有望在国际上处于领先地位。相信在“百川”的探测网中,我们将与那些携带着原始信息、穿越漫长距离的中微子相遇,借助它们更好地认识宇宙,完善对世界的认知。

 
 
更多>同类资讯
全站最新
热门内容
网站首页  |  关于我们  |  联系方式  |  版权声明  |  争议稿件处理  |  English Version