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第36章 南极中微子探测器阵列位于冰面下的深度

很少有人知道,在常年冰雪覆盖的厚厚的南极冰盖下方,有一座世界上最大的中微子观测站,叫做AMANDA,即“南极μ子和中微子探测器阵列”。由于它对准的目标是宇宙中遥远而且活动剧烈的物体,例如y射线暴源和中心处有超大质量黑洞的星系,科学家们也将它称为“中微子望远镜”。但它和一般的光学望远镜或射电望远镜不同,接收到的不是光束或无线电波,而是宇宙射线中最神秘的物质——中微子。

中微子是宇宙中的暗物质之一,科学家迄今对它了解不多。建造中微子望远镜的目的是要绘制出宇宙中的高能中微子分布图。中微子是以直线前进的,因此可以准确地回溯到它们的源头,确认发射它们的遥远天体。而其他宇宙射线因为会受到磁场作用而偏转,所以很难确定其来源。

中微子极少与其他物质发生反应,因此要捕捉它十分困难。这就要求中微子望远镜首先要体积庞大,可以大大增加捉到中微子的几率。其次要屏蔽干扰,因此AMANDA中微子望远镜的“镜头”不是向上对着天空,而是向下,利用地球的庞大体积作为过滤装置,把除了中微子以外的其他一切宇宙射线都过滤清除掉。

选择在南极是因为这里几乎没有环境污染,冰的覆盖层很厚。在冰层深处,阳光无法穿透,一片漆黑。穿越地球的中微子偶尔会与冰中的氧原子核发生随机碰撞,形成μ子。μ子在冰层中飞过时会留下一种特殊的蓝色光和紫外线。极地深处的冰层纯净透明,这种蓝光和紫外线将很容易被中微子望远镜上的光电探测器观测到。科学家们利用电脑对蓝光和紫外线进行分析,便可以确定这个中微子是从宇宙中什么地方飞来的。

建造AMANDA中微子望远镜是件很不容易的事,科学家用高压热水钻机在冰面钻出深深的孔洞,然后将700多个中微子光电探测器安装在冰下1520~2000m深处,组成一个高约500m,直径200m的中微子望远镜。

2003年7月,科学家公布了首张根据收集到的数据制成的宇宙中微子源图像,这是人类得到的第一张宇宙中微子分布图。这张图在什么程度上反映了宇宙中中微子存在的真实状况还有待于科学的进一步研究。

科学家们目前正在将AMANDA升级扩大为由4800个光电探测器组成的体积为1km3的阵列,希望能以此大大提高研究高能宇宙中微子的效率,获得更大的发现。科学家们还为它取了一个好听的名字,叫做“冰立方”,预计在2010年之前建成。

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