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在天文臺里,人們是通過天文望遠(yuǎn)鏡來觀察太空,天文望遠(yuǎn)鏡往往做得非常龐大,不能隨便移動。而天文望遠(yuǎn)鏡觀測的目標(biāo),又分布在天空的各個方向。如果采用普通的屋頂,就很難使望遠(yuǎn)鏡隨意指向任何方向上的目標(biāo)。
天文臺的屋頂造成圓球形,并且在圓頂和墻壁的接合部裝置了由計算機(jī)控制的機(jī)械旋轉(zhuǎn)系統(tǒng),使觀測研究十分方便。這樣,用天文望遠(yuǎn)鏡進(jìn)行觀測時,只要轉(zhuǎn)動圓形屋頂,把天窗轉(zhuǎn)到要觀測的方向,望遠(yuǎn)鏡也隨之轉(zhuǎn)到同一方向,再上下調(diào)整天文望遠(yuǎn)鏡的鏡頭,就可以使望遠(yuǎn)鏡指向天空中的任何目標(biāo)了。在不用時,只要把圓頂上的天窗關(guān)起來,就可以保護(hù)天文望遠(yuǎn)鏡不受風(fēng)雨的侵襲。他找到了來自太陽的中微子,可是在處理這些結(jié)果的時候發(fā)現(xiàn),實驗檢測到的中微子只有預(yù)期數(shù)量的三分之一。
科學(xué)家在南極冰層尋找太空中微子
我們常常通過天文觀測來了解宇宙的 奧秘。太空中的 天體會輻射出多種波長的 電磁波。這些電磁波攜帶著各種不同的 信息,向我們揭示宇宙的 奧秘。除了電磁波外,天體還會發(fā)射一些實物粒子。例如,太陽還發(fā)射出大量的 中微子和稱為太陽風(fēng)的 帶電粒子流。接下來,我們要討論的 主角就是中微子。目前,一些天文學(xué)家正在南極安裝儀器,希望能檢測到來自深空的 高能中微子。星系并合在星系質(zhì)量增長、形態(tài)重塑、星暴激發(fā)、中心黑洞吸積等方面扮演非常重要的角色,是驅(qū)動星系形成和演化的關(guān)鍵物理機(jī)制之一。
具有獨特屬性的 中微子
中微子是一種在性衰變和核聚變中產(chǎn)生的 粒子。它不帶電荷,幾乎沒有質(zhì)量,而且與其他物質(zhì)之間發(fā)生的 相互作用極其微弱。因此,一顆高能中微子可以自由地穿越一光年厚的 鉛層,而很可能不會打擾其中任何一個原子。
令人驚奇的 是,當(dāng)你在閱讀這篇文章的 時候,正有數(shù)十億顆中微子穿越你的 身體,其中一些就可能來自深空。你一生下來,就有中微子穿過你的 身體。而在你的 整個一生中,實際上只有十分微量的 中微子會與你身體里的 原子發(fā)生相互作用而暴露出它們的 行蹤。
早在20世紀(jì)初,物理學(xué)家在計算一種性物質(zhì)衰變前后的 能量和動量時,發(fā)現(xiàn)沒有辦法軋平“賬目”。后來,奧地利物理學(xué)家泡利在1930年提出,是一種尚沒有辦法檢測到的 粒子帶走了缺失的 能量和動量??茖W(xué)家們給這種假設(shè)的 粒子命名為“中微子”,意思是微型的 中性粒子。走近一看,半圓球上卻有一條寬寬的裂縫,從屋頂?shù)母叱鲆恢绷验_到屋的地方。
對天文學(xué)家來說,中微子所具有的 難以捉摸的 特性既有好處又有壞處。好處是,中微子幾乎不與別的 物質(zhì)發(fā)生相互作用,這意味著它們很容易從形成它們的 區(qū)域中逃逸出來,并把這些區(qū)域的 信息帶給我們。
例如,在太陽的 核心區(qū)域,中微子在核聚變中產(chǎn)生之后,可以毫發(fā)無損地穿過太陽外層和地球的 大氣層,這使得我們可以通過對中微子的 檢測來研究太陽內(nèi)部的 活動。壞處也十分明顯,那就是中微子的 檢測極端困難。