地下深处的粒子探测器

时间:20-04-25 栏目:天文科学 作者:wenkula 评论:0 点击: 132 次



地下深处的粒子探测器


地下深处的粒子探测器


(神秘的地球报道)据凤凰科技(编译/青柠):生活科学网站报道,关于人类起源、地球开端、宇宙起点的疑问、探索从未停歇。科学家打造了巨大的地下粒子探测器,希望探寻到神秘亚原子粒子——中微子的踪迹,可至今仍然一无所获。 中微子能够作为自己的反粒子,并相遇、泯灭。关于这种神秘粒子的研究从未停歇,可至今却从“没有发现任何迹象”,德国慕尼黑工业大学(Technische Universitaet Muenchen)物理学家迈克尔·马里诺(Michael Marino)表示。


如果中微子就是自己的反物质,那么这就能帮助解释宇宙最根本的奥秘:为什么会有物质的存在? 物质多于反物质?


宇宙由微笑的亚原子粒子组成,每一个物质粒子都具有匹配的特性相反的反物质。当粒子与反粒子相遇,它们便会闪出一道光,瞬间泯灭。


目前的研究认为,在大爆炸形成宇宙后,世间存在的仅仅是能量。不过,随着宇宙逐渐冷却,物质和反物质便以相等的数量创造而出。马里诺表示,如果标准模型(Standard Model)的预言正确(注:粒子物理学用来解释亚原子粒子的主导理论),“可以认为,物质和反物质是等量的。” 马里诺指表示,这些粒子相遇、泯灭,形成了光子、光粒子;可几乎没有什么能用来形成恒星、星系和其他东西。 可从现在的情况来看,宇宙中绝大部分由物质组成,反物质十分罕见,这就留下了一个大大的疑问。


难以捕捉的反应为了解释物质的存在,很多物理学家都回到了1930年意大利物理学家埃托雷-马约拉纳(Ettore Majorana)提出的观点:中微子是否就是自身的反物质。 如果正如马约拉纳预测的一样,那么理论物理学家应该能够顺藤摸瓜,发现“无中微子双β衰变”过程。在普通β衰变过程中,原子内的一个中子会变成质子,同时释放出一个点子和一个反中微子;而在双β衰变中,两个中子同时转变为质子,并会释放出两个电子和两个反中微子。而如果中微子是自己的反粒子,那么这两个粒子便可能相遇泯灭,只留下两个电子。


新墨西哥州浓缩氙观测站(Enriched Xenon Observatory,EXO-200)的研究人员花了两年的时间来寻找这种衰变。探测器实际上是一个装有200千克氙的大型储缸,其中放射性氙136占据了相当大的比例。这个巨型探测器,被放置在地下2100英尺(合650米)——这样一来,地球能够吸收足够的宇宙射线,来模拟难以捕捉的衰变。 每当氙136原子核衰变时,就会产生闪光,并释放能量。通过分析这些闪烁出现的情况、能量的释放的多少,研究团队就能够监测是否出现了“无中微子双β衰变”。



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