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天文學研究的對象有極大的尺度,極長的時間,極端的物理特性,因而地面試驗室很難模擬。因此天文學的研究方法主要依靠觀測。
由于地球大氣對紫外輻射、X射線和γ射線不透明,因此許多太空探測方法和手段相繼出現(xiàn),例如氣球、火箭和航天器等。天文學的理論常常由于觀測信息的不足,天文學家經常會提出許多假說來解釋一些天文現(xiàn)象。然后再根據(jù)新的觀測結果,對原來的理論進行修改或者用新的理論來代替。我們看到的這些銀白色的圓頂房屋,實際上是天文臺的觀測室,它的屋頂呈半圓球形。這也是天文學不同于其他許多自然科學的地方。
正是因為中微子與其他物質之間的 相互作用極其微弱,所以很難對它進行檢測。直到1956年,美國物理學家萊茵斯才在一個核反應堆發(fā)射的 中微子洪流中,通過特殊的 方法驗證了中微子的 存在。1995年,萊茵斯因這項成果而獲得了諾貝爾物理學獎。
那么,中微子與天文學研究有什么關系 呢?中微子是除了電磁波外,攜帶著宇宙中核反應信息的 另一位信使,因為天體的 核反應會發(fā)射出中微子。中微子可以穿越星 系 ,且不與充滿宇宙的 電磁波輻射發(fā)生相互作用。星 系 的 磁場也不會對它們產生影響。這些特殊的 性質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。產品的應用范圍廣泛,涉及電子工業(yè)、航空航天、化學工業(yè)、機械電器、建筑工業(yè)、交通運輸、能源工業(yè)、生活娛樂、衛(wèi)生、水處理、水文裝備等行業(yè)。
然而,當研究人員把串檢測器往下放到冰中以后,它們完全沒有起作用。原來,在閃光到達檢測器之前,留在冰中的 微小氣泡散射了這些光線。幸好,科學家們發(fā)現(xiàn),在深度超過1400米時,冰的 壓力高得使氣泡消失,研究人員所需要的 清晰信號就出現(xiàn)了。幸好,科學家們發(fā)現(xiàn),在深度超過1400米時,冰的壓力高得使氣泡消失,研究人員所需要的清晰信號就出現(xiàn)了。因此,在接下來的 實驗中,檢測器串就降到了1450米以下。
“冰立方”中的 閃光大都不是來自深空的 中微子產生,因為抵達地表的 中微子大都來源于地球大氣層。來自深空的 宇宙線與地球大氣中的 原子碰撞,會產生很多中微子,它們與來自深空的 中微子的 比例達到500000∶1。
如何分辨這兩類中微子?研究發(fā)現(xiàn),來自大氣層中的 中微子能量較低,不能穿越地球;而來自深空的 中微子能量較高,可以穿越地球。因此,天文學家只需要關注來自地球深處的 中微子就可以了。也就是說,這些中微子是由地球北極方向來的 。它們在深空被發(fā)射出來以后,在北極進入地球,貫穿了整個地球,才到達安裝在南極的 檢測器。實際上,這是把整個地球作為屏障,屏蔽掉了不想要的 背景信號。直到1956年,美國物理學家萊茵斯才在一個核反應堆發(fā)射的中微子洪流中,通過特殊的方法驗證了中微子的存在。