龙图腾网——做中国影响力的知识产权产业媒体         知识产权服务热线:0551-65771310     意见箱:i@lotut.com
当前位置: 主页 > 科技前沿 >

探秘日本Super K中微子探测器

发表时间:2018年07月05日 来源:煎蛋网

Super-Kamiokande(简称Super-K)是一种中微子探测器。中微子是亚原子粒子,它们穿过固体物质,好像穿过空气一样。

这些粒子可以帮助科学家们发现垂死的恒星并掌握更多宇宙的奥秘。

看到亚原子世界

中微子很难被发现,因此Neil deGrasse将它们称为“宇宙中最难以捉摸的猎物”。

他解释说,把探测器藏在岩石和地下深处,是为了挡住空间中的其他粒子。

“物质对中微子毫无阻碍。”他说,“中微子轻易就能穿过一百光年厚的钢板,也不会被减速。”(知识点:光年是长度单位)

但为什么要抓住它们呢?

伦敦帝国理工学院的Yoshi Uchida说:“如果有一颗超新星,一颗坍缩成黑洞的死亡恒星,如果这种情况发生在我们的银河系,像Super-K这样的东西就可以通过中微子的数量上的变化而有所发现。”

恒星开始坍塌之前,它放射出中微子,因此Super-K充当了一种早期预警系统,告诉我们宇宙中何时发生了令人眼花缭乱的大事件。

Uchida说:“理论计算表明,在我们探测器的有效范围内,超新星爆发大约每30年才有一次。如果你错过一次,你就得再等几十年。”

Super-K不单是用来捕获瓢泼而下的中微子。

T2K实验室位于日本的另一侧,它斜着向下对地面发射中微子束,可以被295公里外的Super-K所采集。

中微子在通过物质时会改变自身的振动方式,可以告诉我们更多关于宇宙起源的信息,例如物质与反物质之间的关系。

“大爆炸模型推论出物质和反物质的量应该是相等的,”帝国理工学院的Morgan Wascko说,“但现在[大部分]反物质已经通过这种或那种方式消失了。”

研究中微子可能是搞清它们去哪了的一个有效途径。

Super-K如何捕获中微子

Super-Kamiokande埋在地下1000米处,与15层高的建筑一样巨大


巨大的水箱里装满了50000吨超纯水。这是因为当它在水中的速度超过光通过水介质时的速度。

有个奇妙的现象,当一个中微子穿过水时,“它将辐射出光子,就像飞机突破音速时,它会发出音波爆震——巨大的冲击波。而粒子在介质里超过光速时,产生了类似的电磁冲击波。”

装置内壁上装有11000个金色灯泡。它们是非常灵敏的光探测器,被称为光电倍增管,它可以收集到这些电磁波。

Wascko将它们描述为“反向灯泡”。简单地说,它们可以检测到微量的光并将其转换成电流。

可怕的纯净水

为了使中微子辐射出的光子到达传感器,水必须比您想象的更纯净。 Super-K要不断过滤重新净化它,用紫外线照射彻底灭菌。

这实际上让人畜无害的水变成了非常令人毛骨悚然的东西。

Uchida说:“超纯水渴望溶解物质。极度纯净的水是非常非常讨厌的东西。它同时具有酸和碱的特征。”

“如果你用超纯水洗澡,你将失去很多角质。”

当Super-K需要维护时,研究人员驾驶橡皮艇过去修理和更换传感器。

曾有科学家在维护时,不小心将头发沾到超纯水。几个小时后,他经历了人生中最难熬的头皮瘙痒。

另一个故事来自Wascko,他听说在2000年大检时,排干所有纯净水之后,人们在水槽最底部找到了一把扳手的遗骸。

“1995年修建时,显然有人把扳手落在了那里。”他说,“2000年把水排干时,扳手已经溶解到模糊了。”

Super K 2.0

Super-K已经算是庞然大物了,但是Wascko告诉Business Insider,科学家已经提出了一种更大的中微子探测器,名为“Hyper-Kamiokande”。

“我们正努力推动Hyper-Kamiokande实验得到批准,大约会在2026年开始运行。”他说。

就容量而言,Hyper-K将比Super-K大20倍,装备了大约99000个光探测器而不是现在的11000个。



微信公众号搜索“ 龙图腾网 ”加关注,每日精选,欢迎关注!【 微信扫描下图可直接关注
最新评论
暂无新评论。