广告

添加 Gd 稀土元素升级观测站,或将助已100 亿年的中微子再次现身

2020-08-25 15:08:46 综合报道 阅读:
中微子,是轻子的一种,是组成自然界的最基本的粒子之一,它个头小、不带电,可自由穿过地球,以接近光速运动,与其他物质的相互作用十分微弱,号称宇宙间的“隐身人”。最近,日本“超级神冈”(Super-Kamiokande)中微子观测站通过添加 Gd 稀土元素升级,或将助已100 亿年的中微子再次现身。

中微子,是轻子的一种,是组成自然界的最基本的粒子之一,它个头小、不带电,可自由穿过地球,以接近光速运动,与其他物质的相互作用十分微弱,号称宇宙间的“隐身人”。最近,日本“超级神冈”(Super-Kamiokande)中微子观测站通过添加 Gd 稀土元素升级,或将助已100 亿年的中微子再次现身。UUYednc

UUYednc

New Atlas 报道称,日本“超级神冈”(Super-Kamiokande)中微子观测站刚刚迎来了一次相对简单的升级。这座位于地下的巨大设施,在水中添加了一种名为钆(Gadolinium,简称 Gd)的稀土元素,使之能够对来自遥远古老超新星的中微子更加敏感。UUYednc

1.jpgUUYednc

Super-kamiokande 内景(图自:ICRR / 东京大学)UUYednc

作为一种相当轻质的基本粒子,中微子很少与常规物质发生相互作用,因而能够不受阻碍地穿过大多数物体。以人体为例,每秒就有约数十亿个中微子穿过你的身体。UUYednc

不过在偶尔的情况下,中微子也会撞击原子中的电子。通过适当的观测,科学家们有机会研究这些碰撞。这也是 Super-K 之类的观测站最适合被埋在岩石或冰下,以避开其它辐射的一个主要原因。UUYednc

据悉,位于日本池野山山下方 1 公里(0.6 英里)的 Super-K,自 1996 年以来就一直在静待探测中微子。UUYednc

该设施主要拥有一个高 40 米(130 英尺)的巨大水箱,里面装有约 5000 万升(1300 万加仑)的超纯水,壁上衬有 13000 根光电倍增管。UUYednc

3.jpgUUYednc

当中微子进入水箱并撞击水分子时,就会产生微小的闪光。经由光电倍增管的放大,有助于光学传感器拾取相关信息。UUYednc

值得一提的是,根据起源的不同,这些中微子也具有不同的闪烁“指纹”,包括太阳、超新星爆炸、人工实验、核反应堆、或质子的衰变。UUYednc

遗憾的是,尽管超新星特别令人着迷,但这些事件并不经常发生。若将搜索范围扩大到其它星系(而不是仅限于我们所处的银河系内),即可增加可拾取的中微子数量。UUYednc

此事的难点在于,距离越远的信号就越微弱,甚至难以将之与背景噪声区别开来。好消息是,本次 Super-K 升级添加的 Gd 稀土元素,有助于显著放大那些来自遥远超新星的中微子信号。UUYednc

2.jpgUUYednc

7 月份的时候,研究团队已将约 13 吨的 Gd 化合物添加到了检测液中,使之达到了约 0.01% 的浓度。UUYednc

通过与一些中微子相互作用而产生中子,Gd 可与这些粒子相互作用而产生伽马射线闪光,使得光学传感器能够更容易地发现它们。更重要的是,这不会对其它中微子事件的监测产生负面影响。UUYednc

项目负责人 masakauki Nakahata 表示:“在 0.01% 的浓度下,Super-K 检测中微子碰撞中子的效率有约 50% ”。后续几年,他们还计划进一步提升效率,以期观察到来自遥远古老超新星的中微子信号。UUYednc

研究团队补充道,这项升级有助于 Super-K 探测到距今已有 100 亿年的超新星所产生的中微子,让我们有机会更好地了解粒子物理学、以及遥远的宇宙历史。UUYednc

中微子的发现及第一次现身

中微子(意大利语:Neutrino,其字面上的意义为“微小的电中性粒子”,又译作微中子)是一种电中性的基本粒子,自旋量子数为½,以希腊字母ν标记。现在已经有证据表明其具有质量。但其质量即使相比于其他亚原子粒子也是非常微小的。它可能是现在唯一一种已探测到的暗物质,是一种热暗物质。UUYednc

中微子个头小、不带电,可自由穿过地球,自旋为1/2,质量非常轻(有的小于电子的百万分之一),以接近光速运动,与其他物质的相互作用十分微弱,号称宇宙间的“隐身人”。科学界从预言它的存在到发现它,用了20多年的时间。UUYednc

1931年,泡利在美国物理学会的一场讨论会中提出,这种粒子不是原来就存在于原子核中,而是衰变产生的。泡利预言的这个窃走能量的“小偷”就是中微子。1932年真正的中子被发现后,意大利物理学家费米将泡利的“中子”正名为“中微子”。UUYednc

1956年,美国莱因斯和柯万在实验中直接观测到中微子,莱因斯获1995年诺贝尔奖。UUYednc

由于中微子与其他物质的相互作用极小,中微子的探测器必须够大,以求能观测到足够数量的中微子。为了隔绝宇宙射线及其他可能的背景干扰,中微子的探测仪器时常设立在地底下。由美国国家科学基金会提供的照片显示的是位于南极站的“冰立方天文台”,这是世界上最大的中微子探测器。UUYednc

2013年11月23日,科学家首次捕捉高能中微子,被称为宇宙"隐身人"。UUYednc

多国研究人员11月21日在美国《科学》杂志上说,他们利用埋在南极冰下的粒子探测器,首次捕捉到源自太阳系外的高能中微子。科学家评论说,中微子天文学从此进入新时代。中微子是一种神秘的基本粒子,不带电,质量极小,几乎不与其他物质作用,在自然界广泛存在。它能自由地穿过人体、墙壁、山脉乃至整个行星,难以捕捉和探测,因而被称为宇宙中的“隐身人”。UUYednc

中微子谜团

中微子有大量谜团尚未解开。首先它的质量尚未直接测到,大小未知;UUYednc

其次,中微子与它的反粒子是否为同一种粒子也不得而知;UUYednc

第三,中微子振荡还有两个参数未测到,而这两个参数很可能与宇宙中反物质缺失之谜有关;UUYednc

第四,它有没有磁矩;等等。UUYednc

因此,中微子成了粒子物理、天体物理、宇宙学、地球物理的交叉与热点学科。UUYednc

 UUYednc

责编:ChalleyUUYednc

  • 微信扫一扫
    一键转发
  • 最前沿的电子设计资讯
    请关注“电子技术设计微信公众号”
  • 商务部暂停天然砂对台湾地区出口,台积电难受了 据EDN电子技术设计了解,商务部网站8月3日早晨8点发布最新消息,表示将从即日起暂停天然砂对台湾地区出口。不少网友认为暂停天然砂对台湾地区的出口,此举将严重影响台湾的建筑业,实则影响不仅仅如此。台湾地区天然砂进口量的90%以上来自大陆,而台湾芯片占台湾2021年出口额的34.8%。网友称商务部暂停天然砂对台湾地区出口是捏到了台湾半导体制造业的七寸。
  • 华盛顿大学首创用人体热能为可穿戴电子设备供电 从健康和健身追踪器到虚拟现实设备,可穿戴电子产品已成为我们日常生活的一部分,但找到持续为这些设备供电的方法是一项挑战。华盛顿大学的研究人员开发了一种创新的解决方案:首创的柔性、可穿戴热电设备,可将体热转化为电能。
  • 深圳允许完全自动驾驶车辆上路,主驾无需坐人 据EDN电子技术设计引援央视财经报道,从8月1日开始,《深圳经济特区智能网联汽车管理条例》正式实施,智能网联汽车列入国家汽车产品目录或者深圳市智能网联汽车产品目录,这也让深圳成为了国内首个允许L3级别自动驾驶车辆合法上路的城市。
  • 理想ONE高速起火烧成光架,其1.2T三缸增程器曾被指隐藏 近期,网络平台上发布了一段理想ONE在行驶过程中,车辆出现起火的视频内容。现场拍摄的灭火后图片显示,该轿车过火后仅剩骨架,车辆前部增程器位置受损严重,车辆尾门已经在过火后从车身主体脱落。此前,曾有国内汽车媒体对一台行驶了10万公里的理想ONE的东安1.2T三缸增程发动机进行拆解,被指隐藏暗病。
  • 上海微系统所使用石墨烯纳米带研制出世界上最小尺寸的 非易失性相变随机存取存储器(PCRAM)被认为是大数据时代新兴海量存储的有希望的候选者之一。然而,相对较高的编程能量阻碍了 PCRAM 中功耗的进一步降低。利用石墨烯的窄边接触可以有效降低每个电池中相变材料的活性体积,从而实现低功耗运行。
  • 可解决工业自动化和IIoT挑战的MCU 工业自动化和工业物联网(IIoT)设计人员的性能要求不断变化。就MCU而言,他们希望获得更快的处理速度、更多的内存、更好的连接性和更多的安全功能。
  • 我国建成开通5G基站数达185.4万个 工信部近日透露,截至2022年6月底,中国5G基站数达到185.4万个,其中二季度新增基站近30万个,已建成全球规模最大、技术领先的网络基础设施,实现“县县通5G、村村通宽带”。。
  • 苹果发布2022财年第三财季业绩,营收829.59亿美元 Apple 今日公布了 2022 年第三财季的财务业绩。报告显示,苹果公司第三财季公布收入为 829.59亿美元,去年同期为 814 亿美元,同比增长2%;季度净利润为 194 .4亿美元,去年同期为217 亿美元,同比下降10.6%;其中,iPhone带来的营收406.7亿美元,同比增长3%。
  • 工程师开发出可以看到身体内部的贴纸 麻省理工学院的工程师设计了一种贴片,可以产生身体的超声图像。这种邮票大小的设备贴在皮肤上,可以提供 48 小时内脏器官的连续超声成像。
  • 美国参议院批准价值2460亿美元的芯片法案 美国参议院周三通过立法,以超过 750 亿美元支持国内半导体产业。GlobalFoundries、英特尔、三星代工厂、德州仪器、台积电和其他在美国建立半导体制造设施的公司或将受益。
  • 第三代半导体——碳化硅材料之制程与分析 SiC功率电子是加速电动车时代到来的主要动能。以SiC MOSFET取代目前的Si IGBT,不仅能使电力移转时的能源损耗降低80%以上,同时也可让芯片模块尺寸微缩至原本的1/10,达到延长电动车续航里程及缩短充电时间的功效。
  • 开源软件真的可靠吗? 乍看之下,采用开源软件似乎是个不错的办法,但归根究底,开源软件有几个特性可能会使其变得“邪恶”...
广告
热门推荐
广告
广告
EE直播间
在线研讨会
广告
广告
面包芯语
广告
向右滑动:上一篇 向左滑动:下一篇 我知道了