宇宙信使的中微子穿越地球

　　南极冰立方天文台取得了对神秘中微子探索的进展，中微子是人类的陌生朋友，它们每时每刻穿越了人的身体和前方的一切物体，人们却浑然不知，中微子行进的路途或近或远，从最遥远太空的天涯海角到太阳中微子源。地球是人类安生立命的家园，数以亿万计的中微子不间断地轰击地球，它们只是无声无息地穿越或飘过地球，地面的房屋、动植物和人类都遭受了中微子的洗礼或沐浴。
　　在十分罕见的情形下，中微子和其它物质粒子发生了微弱的相互作用，而巨大的南极冰立方实验室可以检测中微子的活动踪迹，中微子和冰立方内的原子可能发生碰撞，而冰立方探测器通过网络系统可能记录中微子和冰原子相互碰撞的信息。尼尔斯波尔研究所的研究人员在南极冰立方实验室检测到了中微子，计算了中微子的物理参数，对中微子的奇异性获得了更多的认识，《物理学评论D》杂志发布了科学团队的成果。
　　中微子是自然界中最丰富的物质粒子之一，它们的数量远远超过了宇宙中整个原子的数量，人们对远在天边，近在眼前的中微子了解得不多，缺少合适而有效的检测手段。从开天辟地的宇宙大爆炸中产生了中微子，它们或者随宇宙的诞生而形成，或者随太阳内的核聚变反应和超新星爆炸的方式而产生。科学家将中微子称为幽灵粒子，主要是因为它们很少与其它的物质粒子发生作用，中微子在太空的穿行几乎不受阻挡，一路前行。
　　南极冰立方实验室汇聚了全世界44个研究机构和12个国家的科研人员，科学家在科学好声音的国际舞台享受了科学探索的兴趣，发现了神秘的粒子和粒子的神秘。冰立方实验室实际上是一个超大型的粒子探测器，埋藏在南极大陆很深的冰层，冰立方的探测器连接了86根电缆，每根电缆串接了86个数字化的光模块，它们是极为灵敏的光感器，每根电缆植入到了冰层的空洞。
　　工程技术人员用热水钻头开凿了24公里长的冰洞，光感器被植入到冰层以下的深部区域，最浅的位置在冰层以下1、5公里，最深的位置在冰层以下2、5公里。探测器连成网后形成了巨大的南极冰立方体。中微子和其它物质粒子的作用强度极其微弱，中微子和冰原子的相互碰撞十分罕见，当罕见的碰撞发生时，从中产生了带电粒子，极其敏感的数字光模块能够探测到带电粒子的微弱辐射。
　　哥本哈根大学尼尔斯波尔研究所的助理教授、南极冰立方项目的负责人詹森科斯基宁解释说，科学团队在冰立方项目的合作研究中记录了35个中微子，它们很有可能来源于遥远的太空区域，记录的这些中微子带有非常高的能量，在太空长距离的旅行中似乎没有产生相互的作用，遥远的太空来客携带了最遥远宇宙区域的信息。除了罕见的宇宙中微子，科学团队还捕获了地球大气层的中微子，对中微子的物理属性有了更多的了解。
　　诸如质子一类的高能粒子在十分剧烈的物理事件中产生，在超新星暴和活跃类星体、宇宙射线和地球大气层的碰撞事件中激发出了中微子，它们不费吹灰之力地穿越地球，在地球北极出现的中微子直接地穿过地球，极少量的中微子和南极冰立方内的冰原子发生了碰撞，而光感器能够记录这类碰撞事件。长期以来，科学家倾向于认为，中微子轻如鸿毛，不带有一丁点的质量，但科学家现在改变了看法，他们相信中微子带有一点点的质量。
　　中微子有三种类型，它们分别是电子中微子、缪子中微子和陶子中微子，每个中微子含有一丁点的特定质量，它们的质量不到电子的百万分之一。从北极大气层主要产生了缪子中微子，它们轻松地穿越了地球直径1、3万公里的距离，缪子中微子经历着量子涨落，从一种形态变成了另一种形态的陶子中微子。研究人员在地球另一端的南极冰立方实验室确立了作为探测对象的陶子中微子。科学团队在更为细节的程度上探测了中微子的形态变化，了解了它们的物理性质。
　　尼尔斯波尔研究所的科学团队在南极冰立方实验室对地球大气层的中微子进行了三年多的探测活动，分析了5200次由大气层中微子和冰立方的冰原子发生的碰撞事件。科研团队证实了中微子的量子涨落现象，在高能水平上计算了中微子的振荡幅度，科研团队仅检测了缪子中微子，他们对北极大气层的中微子数量和穿越了地球的中微子数量进行了对比。南极冰立方实验室记录了少量的中微子，缪子中微子通过量子涨落变成了陶子中微子。
　　研究人员从中微子的形态变化中接收了陶子中微子的信号，模拟计算的结果显示，20的中微子在穿越地球时经历了量子涨落，从缪子中微子转变为陶子中微子。中微子是宇宙的信使，很多有关中微子的疑问有待未来的解答。奇特性的中微子在宇宙中无孔不入、无处不在，但人们对中微子属性的了解十分有限，有些中微子来自于遥远的太空，在对中微子属性探测和认识的基础上，科学家建立了一门新的学科中微子天文学，从中微子物理学的角度对宇宙的结构和演化进行探索和认识。
　　（编译：2015420）
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