中微子|捕捉高能中微子，粒子天体物理家格陵兰岛冰层下设“陷阱”( 二 )
传统的中微子探测器，比如位于日本的“超级神冈(super-kamiokande)”探测器是水罐，建立在废弃的矿井之下 。而“冰立方”中微子天文台的大小为超级神冈的2万倍，但成本仅为其2倍 。南极“冰立方”中微子天文台
南极“冰立方”中微子天文台
自 2010 年竣工以来，“冰立方”已探测到许多深空中微子，但只有少数几个被称为Bert、Ernie和Big Bird的深空中微子能量接近 10 拍电子伏 (1PeV=1000TeV，1000万亿电子伏特) 。“这是宇宙中微子的预期能量” ，乌普萨拉大学教授、“冰立方”团队成员的Olga Botner说，“为了在合理的时间内探测到能量更高的中微子，我们需要监测更大体积的冰 。”
中微子探测的最新进展
还有一种探测方法是利用中微子撞击产生的另一个信号：无线电波脉冲 。由于波在冰内传播的距离可达1公里，所以在靠近冰面的地方，分布广泛的无线电天线阵列可以监测到更大体积的冰，且成本比“冰立方”更低 。
由芝加哥大学、布鲁塞尔自由大学和德国加速器中心 DESY领导的格陵兰岛射电中微子天文台 (RNO-G) 是第一个协同测试该概念的项目 。到 2023 年建成后，RNO-G将拥有 35 个站点，每个站点包含24个天线，总面积达 40 平方公里 。此前，该团队在格陵兰岛冰原顶端美国运营的峰顶研究站附近安装了第一个站点，并已转移到第二个站点 。
团队希望捕获的深空中微子被认为发源于猛烈的宇宙“引擎”——最有可能的能量来源是吞噬着周围星系物质的超大质量黑洞 。“冰立方”已经追踪到的两个能量低于 Bert、Ernie 和 Big Bird 的深空中微子便来自具有大质量黑洞的星系——这表明科学家的研究在正确的轨道上 。但科学家还需要更多能量更高的中微子来证实这一联系 。
除了确定UHE 宇宙射线的来源之外，研究人员还希望中微子能显示出这些粒子是怎么来的 。目前，探测UHE宇宙射线的两种主要仪器在构成上有所不同 。来自犹他州望远镜阵列的数据推测它们完全由质子演变的，而阿根廷的皮埃尔·奥格天文台表示质子中混合了较重的原子核 。由这些粒子产生的中微子的能谱应该根据它们的组成而有所不同——这反过来又可以为它们的加速方式和加速位置提供线索 。
项目负责人之一、弗里德里希亚历山大大学埃尔兰根 - 纽伦堡分校的Anna Nelles 表示，RNO-G 可能会捕获足够多的中微子，从而揭示这些明显的能量差异 。她估计 RNO-G 每年可能捕获多达3个宇宙中微子 。但是，“如果不走运的话，探测到的数量可能会非常少，以至于只探测到一个可能就需要数万年 。”
即使 RNO-G 被证明是一个等待游戏，它同时也是一个更大的无线电阵列测试平台，分布超过 500 平方公里，计划作为“冰立方”升级的一部分 。如果宇宙中微子存在，第二代“冰立方”会找到它们，并解决它们是什么的问题 。(秦艺逍)
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