無視人類已知的宇宙規則在南極冰層中留下藍光,三種“味”難探測

雖然我們知道宇宙中擁有大量不計其數的中微子,比如來自太陽的中微子數量每平方釐米可達到數百億個,但我們探測中微子還是非常困難。

宇宙印象 深度科普欄目第886期 長期以來我們對中微子的研究一直處於混沌狀態,似乎中微子也在“迴避”各種儀器的探測。頭條獨家的宇宙印象認為,中微子作為一種電中性基本粒子,具有一定的質量,但比其他亞原子粒子小得多。

從“性狀”上看,中微子不參與電磁作用、而且弱相互作用的距離非常短,難以探測到。位於南極的冰立方中微子天文臺具備發現中微子的能力,當中微子穿過南極冰層的時候,μ中微子以超快的速度移動,每隔一段時間就會在冰立方天文臺的探測器上留下藍光,我們稱之為切倫科夫輻射。

無視人類已知的宇宙規則在南極冰層中留下藍光,三種“味”難探測

中微子有三種“味”

中微子也是目前已知粒子中比較令人費解的,幾乎描述亞原子粒子的存在規則,雖然我們知道宇宙中擁有大量不計其數的中微子,比如來自太陽的中微子數量每平方釐米可達到數百億個,但我們探測中微子還是非常困難。中微子是否有反物質,這或許可以揭開中微子的奧秘,因為我們也猜測,中微子可能是一種暗物質粒子。

無視人類已知的宇宙規則在南極冰層中留下藍光,三種“味”難探測

中微子有三種“味”,分別為電中微子、μ中微子和τ中微子,每個版本還有反粒子存在,它們之間最大的不同仍然是質量有區別。我們知道具有電子質量的粒子,行為表現和電子相似,但中微子可不是這樣,中微子在傳播過程中會發生味間震盪,當一個電中微子在宇宙中傳播時,可能我們這時候探測到的是電中微子,那麼下一次探測的時候就變成μ中微子了。這種奇怪的現象被稱為中微子震盪,如果你將電中微子作為禮物贈送某人,對方受到的可能是μ中微子,或者是τ中微子。味間震盪也是量子力學一種現象,也有周期性的變化規律。

無視人類已知的宇宙規則在南極冰層中留下藍光,三種“味”難探測

冰立方探測器需要升級

三種不同“味”的中微子湊齊的時候,中微子震盪就開始了,每個中微子還具有不同的質量,科學家正在通過大量觀測來發現在味間變換的中微子,試圖找出中微子到底有多重,對這個問題的研究有助於我們解釋為什麼宇宙中的反物質少於正常的物質。

無視人類已知的宇宙規則在南極冰層中留下藍光,三種“味”難探測

位於南極的冰立方探測器應該是是中微子探測的核心,數十個探測器深入冰層下方,當中微子穿過冰層的時候,就會在探測器中留下藍光。鑑於冰立方探測器捕捉中微子的能力還不夠強,因此探測到的中微子樣本仍然不夠多。冰立方探測器也準備進行升級,就像大型強子對撞機、LIGO探測器升級那樣,或者在升級之後我們才能捕捉到更多的中微子。宇宙印象為今日頭條獨家,其他均為假冒,轉載均為非法。


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