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南极站俯视图,右边是冰立方建筑
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中新浙江网11月27日电 据美国《新科学家》杂志报道,美国科学家最新测量表明,即将埋在南极冰层下的巨大微中子望远镜--冰立方(IceCube)有一天可以拍到地核的照片――地球含铁的坚固核心紧靠在一层岩石地幔上的侧面影像。相关论文发表在《高能物理-现象学》杂志上。
冰立方是专门用来探测微中子的。微中子是一种亚原子粒子,穿透力极强,可以轻易地深入到地核中去。由美、欧、日等国联合启动的IceCube设备目前还在建造之中,完工后,它能够探测到地核的情况。此设备由数千探测器组成,最后将填满1立方千米的冰。这些探测器个个向下查看,观察与众不同的蓝光。一旦看到有这种蓝光出现,就意味着微中子穿越了南极冰层的障碍,深入到了地球的核心区域。因为微中子只有与岩石发生碰撞后,才会发出这种蓝光。
IceCube的目标就是捕捉从宇宙太空如巨大黑洞飞来的微中子。IceCube之所以要建在南极,科学家希望利用地球作为屏障,遮蔽其它宇宙粒子的干扰。其实,IceCube也可用作行星扫描器。由于一些微中子具有极高的能量,有10万亿电子伏特(普通核辐射能量的数百万倍),它们的穿透力差,很大一部分可以被地球岩石层截留下来。因此,天文学家曾希望用它来发现来自宇宙的高能量微中子束,或许是来自一个巨大黑洞的。然后当地球旋转时,通过IceCube监控这些微中子束,就可以扫描出微中子束经过地球的路线,从而揭示出地球的内部结构。
然而不幸的是,冰立方的前辈――名为AMANDA的微中子望远镜没有观察到任何来自太空的微中子束。科学家以此推测,来自远方的微中子束都相当昏暗,难以看到。最近,西班牙巴塞罗那大学的玛丽亚·龚扎勒兹-盖才及其同事认识到,IceCube可以用于观察微中子在地球上层大气中所出现的漫射光芒,因为这些高能量的微中子束和其他宇宙射线发生碰撞,从而产生了漫射光芒。
研究人员指出,地球坚固的含铁核心会比外层地幔的岩石吸收更多的微中子。因此,当地球在背后被漫射光芒照亮时,IceCube会看到地核在黑暗背景下显现出来,就好像用X射线拍片,可以看到黑暗背景下的骨骼结构。此外,另一个较大的微中子望远镜,叫KM3NeT,计划深入地中海水下进行观察,给我们提供第二视野。从原理上说,新的方法会得到更加清晰的地球内部影像。不过,由于微中子的光芒比较暗淡,图像的生成速度会非常缓慢,可能需要10年时间才能完成。(元元)
责任编辑:孙英