冰立方研究站

世界上最大的中微子望远镜在南极寻找宇宙的秘密。

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当你的小学科学老师描述了人们可以用来建造望远镜的各种方法,在南极冰层上钻无数个1.5英里深的洞可能不是其中之一。但这正是冰立方南极中微子天文台的工作原理。

管它叫望远镜,管它叫探测器,管它叫天文台——对哈佛大学来说都一样威斯康辛州冰立方的科学家们现在是世界上最大的中微子研究阵列。冰立方阵列建于2005年至2010年,由86个相同的孔组成,钻了1.5英里深,散布在冰面上,充满了极其敏感的粒子物理监测设备。

冰立方是更大的阿蒙森-斯科特南极站的一个切线设施,这两个站都位于南极南极洲那里的温度通常是致命的零下75华氏度。

在冰立方进行的研究是晦涩难懂的,因为他们本质上是在寻找被称为中微子的微小亚原子粒子的迹象,这些粒子在表面数千英尺以下的晶莹剔透的冰中穿梭,但它的影响可能是深远的。中微子是宇宙中最神秘的组成部分之一,虽然研究它们非常困难,但科学家对它们的行为了解得越多,就越能解释宇宙是如何运行的。

比实验室科学更引人注目和更容易理解的是创造它所需要的非凡工程。除了在南极旅行和居住的极端困难之外,为阵列传感器钻出所有重要的孔是一个工程奇迹。科学家们使用高度先进的设备,用超高压热水钻钻进地球,就像一个巨大的电动洗衣机。每根管子总共花了大约40个小时钻完井。

要测量一个微小的粒子,南极似乎还有很长的路要走,但南极地下冰的黑暗和纯度为探测中微子创造了一个天然的理想环境,中微子几乎从不与物质相互作用,这使得它们很难测量。

事实上,只有当一个粒子意外地与另一个粒子碰撞并产生反应时,它的存在才能被检查,而这在实验室环境中是很难创建的——它更有可能在大面积的偶然情况下被看到,比如巨大的冰立方阵列,这可能是迄今为止对科学进步最巧妙的应用。



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