2023年冰立方寻找中微子 冰立方中微子.docx

天道酬勤 冰立方寻找中微子 冰立方中微子 　　你当然见过望远镜，嗯，没错，或许你还用天文望远镜观测天体。是啊，那都是非常棒的体验。不过。如果给你一个时机，踏上南极冰原，深入冰层深处，使用一种特殊的天文望远镜，你会跃跃欲试吗 　　南极的冰面下 　　天文望远镜用来观测天体运行，揭示宇宙奥秘，通常在能见度好、大气污染轻、环境干扰少的地区都可以建造并运行，讲究一点的，会选择在高原一类地区建造大型天文望远镜，以便获得更好的观测条件。可是，没听说过非得在南极造天文望远镜的呀! 　　别疑心，这不是假新闻。实际上，从2022年起，来自8个国家的科学家们就在南极大陆上忙活开了。他们选择的是美国的阿蒙森・斯科特南极科考站附近的一处冰原，这里面积广阔，地势平坦。如果你去了那里，你会有一个奇怪的发现：冰面上并没有天文望远镜的踪影啊! 　　难道科学家们忙活了好几年，啥都没建成不不，2023年，这座望远镜就完全建成了，只不过，它位于距离地面2500米的冰层中! 　　寻找中微子 　　真邪门，哪有把望远镜安装到冰层下的这么做究竟是为了什么呢这都是因为，这座名叫“冰立方〞的望远镜，是用来寻找观测中微子的。 　　什么是中微子呢 　　原来，在宇宙中有一种看不见摸不着的微小粒子，这就是中微子。科学家推测，在宇宙诞生的大爆炸等剧烈活动中，产生了中微子，也有可能，黑洞等质量极大的天体也会抛射出中微子。中微子是目前人类的最“坚决〞的粒子，它们不知疲倦地在宇宙中沿着既定线路高速运行，没有任何东西能改变它们的行进方向，而遇到任何胆敢“阻挠〞自己前进的物体，它们也会非常轻松地穿过去，简直就是无视所有物质! 　　中微子很牛吧也因为这样，中微子很难被观测和捕捉到。但科学家还必须要研究它们，这可不是因为科学家吃饱了撑的没事干，而是因为，中微子可能诞生于宇宙形成之初，是名副其实的“老资历物质〞，通过研究它们，可以解答很多宇宙的谜团。 　　并不陌生的中微子 　　有些同学可能觉得中微子这种东西好似有点熟悉，没错，在灾难大片2023中，正是由于中微子爆发，引起了地球内部的变化，导致整个地壳升温，板块剧烈变动，最终导致消灭性的地震和火山喷发。中微子真的对地球有这么大危害吗其实，中微子能够给地球持续“加热〞，甚至“引爆〞地球，这种可能性是非常小的。因为中微子会穿透地球，并不会“撞击〞到地核后释放能量，所以对地核的影响并不是很大。 　　中微子很难找 　　好了，我们已经大概了解了冰立方望远镜的使命，可是，观测中微子却没那么容易。因为，中微子的速度太快，而且不被任何东西阻挡，所以想直接观测到非常困难。不过，科学家发现，当中微子与其他物质的原子相遇时，瞬间的撞击会产生一种叫μ的粒子，同时发出一种极其微弱的蓝光。这样一来，观测中微子就有了可能! 　　可是，宇宙中的粒子成千上万，如果将天文望远镜对准天空，就会同时观测到数不清的微粒子，中微子与原子撞击产生μ粒子的蓝光又过于微弱，根本突出不了。要是能把其他粒子都过滤掉就好啦……嗯，这并不是什么奢望，别忘了，只有中微子可以穿透一切物体，那么，地球这个巨大的物体不就是个天然的过滤屏障吗 　　用地球庞大的身躯将中微子以外的其他粒子阻挡下来，只有中微子穿透地球，科学家只要将观测装置朝向地下，不就能接收到从地球的那一面穿透而来的中微子了吗 　　真是好主意，这是哪个聪明的脑袋瓜儿想出来的呀! 　　为什么选南极 　　观测中微子的方法已经搞定了，可是，地球这么大，理论上讲，任何地点朝下观测，都可以接收到来自地球另一面的中微子，那为什么非要在天寒地冻的南极冰层下呢 　　首先，南极地区人烟稀少，可以最大程度地减少人为因素的干扰。而且，南极冰层的纯度非常高，很多都是亿万年积累形成的远古冰体，远远不是咱们冰箱里冻出的冰块所能比较的，这样的冰层，透明度极高，可以让观测仪器更敏锐地发现中微子与原子撞击产生的μ粒子蓝光。对了，还有一点很关键，中微子望远镜需要建造在地面之下很深的地方，这样能够防止中微子刚穿透过来，就又和地球这一面的各种粒子混在一起，产生新的干扰。 　　如何，你是不是已经觉得一股凉意袭来了嗯，穿好厚厚的羽绒服，登上暖和的保暖靴，咱们这就去南极的冰下，看个究竟! 　　冰立方的真面目 　　和你所熟悉的天文望远镜不同，冰立方没有一个大炮似的镜筒，实际上，它的模样乖僻到了极点，简单来说，就是由86个在冰面上钻探的深洞组成的“阵列〞。 　　每一个冰洞都深达2500米左右，为了钻探这些冰洞，科学家使用了一种热水钻，这种钻头一面融化冰层，一面向下钻探，顺利的话，一天时间就可以穿透2000米左右的冰层。冰洞钻好后，每一个洞里都会放入一束粗粗的电缆，每个电缆中包含有60个中微子传感器。这些传感器就是冰立方天文望远镜的“镜头〞，它们可以在冰层深处敏锐地感应中微子的动静，捕捉那幽微难测的神秘蓝光。 　　所有这些电缆垂直深入冰层以下，整个望远镜就像一个镶嵌入冰下的巨大的立方体，冰立方的名号就是由此而来啦! 　　未来值得期待 　　冰立方已经建成，并且，在它的建造过程中，科学家就已经启用了一局部传感器，开始收集观测信息。在未来，冰立方不仅仅会被用来观测中微子，通过对中微子的观测，还能够间接推测地核的状态(中微子毕竟是穿透过地核的家伙)，而中微子到底从何而来，也可能会有确定的答案哦。科学家已经打了包票，冰立方肯定会为人类解开更多宇宙开展变化的谜团，请大家拭目以待喽! 　　南极望远镜如何应对低温难题 　　南极被誉为是地球上最寒冷的地方，却又是现在地球上观测天文最好的地方。不过，在南极架设望远镜不是那么容易的事，因为南极空气干冷，普通玻璃镜头在这种温度下会发生严重变形，所以在南极的天文望远镜镜头必须配置低膨胀系数的镜头。可以防止因低温而发生的变形。另外，低温还会带来镜头结霜的问题，所以在望远镜上还要装备自动导热系统，防止镜头结霜。