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探索粒子世界

2019-04-11鸡毛ChickenFur飞花似梦

科学Fans 2019年2期
关键词:中微子超新星格斯

鸡毛 ChickenFur 飞花似梦

为了探索世界的本源,我们不断探索物质的微观世界,一步步找寻更基本的物质单元。于是,我们打开原子找到了质子、中子和电子,当我们打开20世纪的基本粒子,又发现了夸克和胶子,进入粒子的世界,但尽头是什么,我们仍不得而知。为了进一步了解这些基本单元,科学家进行了很多大型实验,造就了许多壮观且昂贵的实验建筑。

捕捉

粒子的捕捉十分困难,加速器将粒子用电磁场力束缚在既定轨道/管道中并不斷加速,通过研究粒子在超高速运动中的行为,了解这些粒子的性质,通过两个高速运动的粒子碰撞,也能探究粒子能否进一步切分。

大型强子对撞机(LHC)

位于瑞士与法国边境欧洲核子研究组织(CERN)地下100米,它是现有最大最昂贵的粒子加速器,主体加速轨道圆环周长约27千米,配有众多加速器和探测器。也是希格斯粒子的发现地。

希格斯粒子量子场

探测

天体活动尤其是大型天体的演化衰变等会释放大量中微子,但中微子却难以探测,对弱相互作用的敏感程度和接收信号靶体的体积要求都非常高。最初的中微子探测研究是对太阳中微子的捕获与分析。

神岗超级中微子探测器(Super-Kamiokande)

位于日本岐阜县地下1000米,它是一个高41.4米、直径39.3米的不锈钢圆柱形的容器,盛有5万吨超纯水。

1987年,首次侦测到超新星中微子。1998年,首次发现了中微子震荡的强烈证据。

冰立方中微子观测站(IceCube Neutrino Observatory)

位于南极冰层下1450~2450米,它使用分布在10亿吨冰中的5160个传感器,捕捉来自超新星爆发、黑洞和中子星等宇宙极端现象的高能中微子。

2013年,观测到28个可能来自太阳系之外的中微子。2018年,首次成功确认高能宇宙中微子的来源。

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