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  冰立方是全球最大的中微子望远镜,建在美国阿蒙森史考特南极站附近的南极冻原下

斯德哥尔摩大学的马提亚斯丹宁格尔正在协助安装最后的电子光学组件

人们准备安装最后的电子光学组件,它上面有全队所有成员的签名

这是一束“切伦科夫光束”穿过冰立方望远镜的艺术概念图

  近日在南极洲2.5公里深的冰层下,世界最大天文台——冰立方中微子天文台的建造工作已完成。

  据英国《每日邮报》报道,冰立方中微子天文台是建在南极的一个巨型望远镜,它的目的是发现以光速穿过地球的中微子,这是一种令人难以捉摸的亚原子粒子。虽然科学家利用冰立方收集数据的时间已经长达数年,但是它的建造工作直到上周末才结束。人们对中微子知之甚少,不过专家认为它们携带着有关我们的星系和神秘黑洞诞生的信息。

  物理学家表示,中微子在猛烈的宇宙事件中诞生,例如位于宇宙边缘的遥远星系相撞或黑洞的产物。这些神秘的高能粒子能在太空里穿行几十亿光年,而不会被磁场和原子吸收或偏转运行方向。通过它们,科学家能找到一些有关宇宙最基本问题的答案。不过要实现这个目的,首先你要发现中微子。为此,科学家正在利用冰观测中微子撞击(组成水冰分子的)原子的罕见场面。

  这个巨大的望远镜建在南极深达8000英尺(2.44公里)的冰原下。整个项目耗资2.79亿美元,美国国家科学基金会为其提供了2.42亿美元资助。建设工作的最后阶段是为5160个光学传感器钻86个孔,现在这些传感器已经安装完毕,成为主探测器的组成部分。中微子与原子相撞产生的粒子名叫μ介子,生成的蓝色光束被称作“切伦科夫辐射”。由于南极冰的透明度极高,冰立方的光学传感器能发现这种蓝光。

  科学家通过在亚原子相撞后进行的试验,可以追踪到中微子的运行方向、查找到它的起源,看一看它是由黑洞还是由撞击星系产生的。然而,这一过程比探测μ介子更加复杂。因为每个μ介子都是由一个宇宙中微子产生,而位于探测器上方大气里的宇宙射线可以生成一百多万个中微子。为了避免这种干扰,冰立方的传感器直接瞄准下方——经地心指向北极天空,用来探测穿过地球的中微子。

  由于中微子是目前已知的唯一一种可以畅通无阻地穿过物质的粒子,故冰立方和南极μ介子及中微子探测器列阵(AMANDA)把地球当做过滤器,以便选出中微子与原子相撞产生的μ介子。令人捉摸不透的中微子的性质,还决定了冰立方的建设位置。中微子望远镜的透明度必须很高,以便分布很广的传感器阵列可以发现撞击产生的光,而且这个环境必须足够黑,以防自然光产生干扰。除此以外,它还必须深埋地下,以避免南半球的宇宙射线对其产生干扰。南极冰符合所有这些条件。

  天文台的大小非常重要,因为这可增加中微子与原子相撞的机会,可大大提高观测成功率。另外,南极冰是用来观测世间罕见事件的完美选择。全球大部分冰里都包含着气泡或其他杂质,这就使得观察结果容易产生误差。而南极冰基本上是由水冰组成的巨大冰川,这意味着它包含更多原子,因此会大大增加中微子撞击的机会。圆形探测器被串成串,放入用热水钻开凿出来的冰洞里,钻每个冰洞需要融冰高达20万加仑。并且每根电缆线上有60个传感器,再加上86串传感器串才组成冰立方的主探测器。

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