中微子是构成宇宙的基本单元之一,也是宇宙中数量最多的粒子。它不带电且与物质相互作用极弱,如幽灵一般,极难被捕捉。
在今天(9月10日)举行的2023浦江创新论坛全体大会上,李政道学者、李政道研究所副教授徐东莲分享了一个利用“幽灵信使”见微知著、静听寰宇的大科学计划——深海中微子望远镜“海铃计划”。
宇宙中产生中微子的源头有哪些? 徐东莲解释说,这些都与极端的物理过程相关。比如宇宙大爆炸时的遗迹中微子,现在充斥着每一寸宇宙空间;太阳核聚变产生的海量中微子,让整个地球及生命体浸泡在中微子的海洋里;还有宇宙深处的黑洞,它们也被预言会产生超高能的中微子。
由于其幽灵般的特性,中微子穿透力极强,可轻松逃逸极端、致密的天体环境,携带着其中剧烈的物理过程信息,是研究极端宇宙的理想信使。比如解答宇宙射线起源的世纪之谜。
“通过中微子研究极端宇宙,好比一个独特的探针,这些黑洞离我们特别远,它们产生的中微子到达地球数量又特别小,我们要捕捉它们,就要建设大型中微子望远镜。”徐东莲说,还可以用中微子望远镜去追踪暗物质的踪迹。
中微子望远镜有什么特点?她解释,一个典型特征就是可以把整个地球作为一个屏蔽体进行探测,因为只有中微子可以穿越整个地球。但不同位置穿越不同的地层地质结构,其被吸收的概率不一样,所以可以通过中微子望远镜接收从地球对面穿行而来的中微子,好比给地球做CT,从而透视地球。
然而,中微子望远镜从研制到建成将是一个漫长的过程。“大科学装置一般都以10年为量级研制,建成之后会产生海量科学数据。我们需要联合国际科学家一起,通过建立国际合作机制进行充分研究。”
作者:苏展
摄影:邢千里
编辑:王星
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