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經(jīng)過多年進(jìn)一步的 研究才發(fā)現(xiàn),原來中微子可以分為三種,戴維斯檢測到的 只是其中的 一種。這三種中微子本身可以相互轉(zhuǎn)化,由一種中微子變成另一種中微子。這一事實(shí)后來成了現(xiàn)代物理學(xué)理論的 基石之一。2002年,戴維斯因?yàn)樘剿髦形⒆佣@得了諾貝爾物理學(xué)獎。為了傳教的需要,他們?yōu)楫?dāng)時的中國帶來了許多西洋奇技,其中就包括西方天文學(xué)的新思想。
隨著戴維斯的 成功,物理學(xué)家們在北美、歐洲和日本的 礦井或隧道中建造了幾處第二代中微子檢測器。這些檢測器同樣都使用龐大的 靶體,不過它們的 靶體是更加有利于檢測的 超純水。一顆中微子穿過水的 時候,如果與遇到的 原子核發(fā)生相互作用,會產(chǎn)生一種帶電粒子。要鑒別出哪些反應(yīng)是由宇宙線引起的,并把它們與中微子引起的反應(yīng)區(qū)別開,這不是一件容易的事情。
在水中,這種粒子會發(fā)射出一個錐形的 淺藍(lán)色光脈沖,稱為“切倫科夫輻射”。在水的 周圍,布滿了一層層儀器,用于檢測這種輻射。大量的 水擔(dān)任著靶體的 角色,可讓中微子與它們發(fā)生相互作用;牛頓力學(xué)的出現(xiàn),核能的發(fā)現(xiàn)等對人類文明起重要作用的事件都和天文研究有密切的聯(lián)系。同時,這些水又起著介質(zhì)的 作用,使得物理學(xué)家得以檢測到這種相互作用。
利用天然冰層建造中微子探測器
如果要尋找來自太陽的 中微子,一槽罐液體就可以了。然而,如果要尋找那些來自深空的 劇烈事件(如超新星 爆發(fā))產(chǎn)生的 中微子,一槽罐液體就不夠用了,因?yàn)檫@些來自深空的 高能中微子十分分散,到達(dá)地球的 就很罕見了。
建造這臺儀器的 技術(shù)并不難。首先,工作人員使用高壓熱水在南極冰層中鉆一些深達(dá)2450米的 洞,每鉆一個洞大約需40小時。然后,研究人員把一條帶有連成一串的 60個檢測器模塊的 電纜往下放進(jìn)這個洞里,并給這個洞澆滿水,讓它重新。
當(dāng)一顆中微子在“冰立方”中觸發(fā)了與某個原子核的 反應(yīng)的 時候,會產(chǎn)生閃光。檢測器就把閃光記錄下來,地面的 計(jì)算機(jī)根據(jù)記錄下來的 數(shù)據(jù),可以重新構(gòu)建出每一顆中微子的 特性,并確定它們的 能量及其來向。