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。這些特殊的性質(zhì)使得中微子可用于研究深空中所發(fā)生的一些天文現(xiàn)象。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。

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。

    于是就出現(xiàn)了一個問題：會不會還有其他的 粒子引起這顆原子出現(xiàn)同樣的 情況？例如，除了中微子外，還有一種來自宇宙深處的 稱為宇宙線的 高能粒子流，也在不斷地轟擊地球，并且可以到達地球表面。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。要鑒別出哪些反應(yīng)是由宇宙線引起的 ，并把它們與中微子引起的 反應(yīng)區(qū)別開，這不是一件容易的 事情。

　　在20世紀60年代初，賓夕法尼亞大學(xué)的 戴維斯首先為解決這些問題做出了巨大貢獻。戴維斯用來檢測中微子的 靶體很龐大，那是整整一節(jié)鐵路槽罐車的 四液體。對太陽和太陽系天體包括地球的研究在航天、測地、通訊導(dǎo)航等部門中都有許多應(yīng)用。為避免宇宙射線的 影響，他把實驗室建在1600多米深的 一個金礦中。厚厚的 巖石覆蓋層保護著這節(jié)槽罐車，使它免遭宇宙線的 轟擊。他的 目的 是要探測由太陽核心區(qū)域的 核聚變反應(yīng)產(chǎn)生的 中微子。

      在水中，這種粒子會發(fā)射出一個錐形的 淺藍色光脈沖，稱為“切倫科夫輻射”。同時，這些水又起著介質(zhì)的作用，使得物理學(xué)家得以檢測到這種相互作用。在水的 周圍，布滿了一層層儀器，用于檢測這種輻射。大量的 水擔(dān)任著靶體的 角色，可讓中微子與它們發(fā)生相互作用；同時，這些水又起著介質(zhì)的 作用，使得物理學(xué)家得以檢測到這種相互作用。

利用天然冰層建造中微子探測器

　　如果要尋找來自太陽的 中微子，一槽罐液體就可以了。然而，如果要尋找那些來自深空的 劇烈事件(如超新星 爆發(fā))產(chǎn)生的 中微子，一槽罐液體就不夠用了，因為這些來自深空的 高能中微子十分分散，到達地球的 就很罕見了。

     多虧了天文工作者的 精心愛護，與之配套的 圓頂、座椅、附屬設(shè)備等，至今還保持著原來的 面貌，成為中國近代天文發(fā)展的 一個見證。

      早在1874年，徐家匯天文臺的 建成初期就已經(jīng)展開了地磁工作，后因上海徐家匯地區(qū)修建有軌電車產(chǎn)生了一定的 電磁干擾，1908年，法國傳教士在江蘇昆山市境內(nèi)一個叫陸家浜的 地方建成菉葭浜天文臺，專門從事地磁觀測，這也是法國傳教士大天文臺系 統(tǒng)的 一個組成部分。這臺探測器被稱為“冰立方”中微子探測器，是迄今為止建造的最壯觀的天文探測器。1931年，該臺移往佘山，建立新的 地磁觀測臺，后來成為上海局的 佘山地磁觀測站。