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科學(xué)家利用來自太空的神秘粒子給地球稱重(2)

2018-12-17 10:10:32  新浪科技    參與評(píng)論()人

與此同時(shí),許多地球物理學(xué)家也在嘗試研究地球的內(nèi)部結(jié)構(gòu),包括地核、地幔以及地球磁場的行為。他們通常也只能通過間接方法進(jìn)行測量,觀察聲波穿過地球時(shí)的變化,或者探測引力的局部變化。參與這項(xiàng)新研究的物理學(xué)家設(shè)想,既然我們已經(jīng)有了這些中微子探測器,而中微子也在不斷地穿過地球,那為什么不嘗試?yán)眠@些中微子來測量地球呢?

他們開始付諸實(shí)踐。利用南極冰立方中微子觀測站(IceCube,位于阿蒙森-斯科特南極站)的數(shù)據(jù),研究人員測量了從不同角度撞擊探測器的中微子數(shù)量,其中直接向上穿過探測器的中微子比其他角度的中微子經(jīng)過更多部分的地球。他們將這一數(shù)據(jù)與如果地球不在探測器下方時(shí)將探測到的中微子數(shù)量進(jìn)行了比較。

通過這些數(shù)據(jù),研究人員測量出了地球的質(zhì)量,盡管還不是很精確,但得到的數(shù)字與目前用引力方法獲得的結(jié)果近似。他們還測量了地核的質(zhì)量,結(jié)果比目前廣泛接受的數(shù)值大一些。他們還發(fā)現(xiàn),地核的密度比地球更大。當(dāng)然,我們已經(jīng)知道了這一點(diǎn),但通過從太空穿過地球的神秘粒子來再次驗(yàn)證也挺有意思的。

研究人員非常坦誠他們沒有用到大量數(shù)據(jù)的事實(shí),或許再過10多年,有了來自IceCube和其他探測器的更多數(shù)據(jù),這一方法將變得更有效。巴黎第七大學(xué)的研究者Ve?ronique Van Elewyck并未參與此次研究,她在《自然》雜志的一篇評(píng)論中指出,研究人員仍然不知道有多少中微子轟擊地球,并且需要更多地了解冰的光學(xué)特性,以減少實(shí)驗(yàn)的不確定性。她還寫道,關(guān)于中微子如何更普遍地與物質(zhì)相互作用的問題,目前仍存在著許多實(shí)驗(yàn)上的不確定性。

隨著數(shù)據(jù)越來越豐富,以及相關(guān)實(shí)驗(yàn)的增多(可能還要再花上十年或二十年時(shí)間),中微子或許真的能成為測量地球內(nèi)部結(jié)構(gòu)的有用工具。

冰立方中微子觀測站

冰立方中微子觀測站(IceCube)有著目前全球最大的中微子探測器,由美國威斯康辛大學(xué)主導(dǎo),集合了來自十多個(gè)國家超過300名科學(xué)家。這是一個(gè)位于南極冰層之下的觀測站,擁有數(shù)千個(gè)探測器,分布范圍超過1立方千米。

IceCube建成于2010年12月8日,設(shè)計(jì)目的是探測能量約1TeV的中微子,研究宇宙中能量極高的天文物理現(xiàn)象。2013年11月,研究團(tuán)隊(duì)宣布IceCube觀測到28個(gè)可能來自太陽系以外的中微子。2018年7月12日,IceCube第一次成功確認(rèn)高能宇宙中微子的來源。(任天)

(責(zé)任編輯:費(fèi)琪 CN001)
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