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科学家用太空中的神秘粒子|中微子|地球|新浪科技公司的粒子来称量地球

    据国外媒体报道,科学家必须采用一些间接的方法来称重地球,并探索其内部结构。通常,他们使用声波和重力来进行计算。然而,一个研究小组已经提出了一个通过测量穿过地球的神秘宇宙粒子来获得地球重量的新方法。来自西班牙的研究人员利用穿过地球的中微子来计算地球的质量和密度。虽然这个方法还处于初级阶段,但是将来它可能会成为一个非常实用的工具。此外,研究人员得到的结果与当前主流方法计算的数据十分接近。我们的研究结果证明用这种方法研究地球内部结构是可行的,并且可以作为对传统地球物理方法的补充。粒子物理学是研究粒子及其相互作用的物理学分支。我们接触到的最常见的粒子是质子、中子和电子,它们构成了原子。它们通过重力、电磁力和强核力(将核子束缚在核上的基本力)、弱核力(在核中以非常小的尺度出现,是某些放射性衰变的部分原因)相互作用。中微子是宇宙中最丰富的粒子之一(仅次于光子),但它们非常难以探测,因为它们只与弱核力相互作用。来自太阳和其他地方的中微子继续轰击地球,它们的相互作用是如此微弱,以至于探测器通常被建造在地下深处,以屏蔽宇宙射线和其他背景辐射,并探测穿过地球的中微子。同时,许多地球物理学家也试图研究地球的内部结构,包括地核、地幔和磁场的行为。通常,它们只能通过间接手段测量,观察声波穿过地球的变化,或者探测重力的局部变化。参与这项新研究的物理学家设想既然我们已经有了这些中微子探测器,并且中微子不断地穿过地球,为什么不尝试使用这些中微子来测量地球呢?他们开始付诸实践。利用来自南极冰立方中微子天文台(阿蒙森-斯科特南极站)的数据,研究人员测量了不同角度撞击探测器的中微子数量,其中中微子直接通过探测器穿过地球的更多部分,而不是其他角度的中微子。他们把这个数据与如果地球不在探测器下面将会探测到的中微子的数量进行了比较。利用这些数据,研究人员测量了地球的质量,虽然不是很精确,但结果与当前重力法得到的结果相似。他们还测量了地核的质量,它比普遍接受的值大。他们还发现地核的密度比地球要高。当然,我们已经知道了,但是用从太空穿越地球的神秘粒子再次测试地核也是很有趣的。研究人员非常坦白的事实是,他们不使用大量的数据。也许在10年多的时间里,随着来自冰立方和其他探测器的更多数据,这种方法将变得更加有效。巴黎第七大学的研究员Ve_ronique Van Elewyck没有参与这项研究,他在《自然》杂志的一篇评论中指出,研究人员仍然不知道有多少中微子轰击地球,为了减少实验的不确定性,他们需要更多地了解冰的光学特性。她还写道,关于中微子如何更普遍地与物质相互作用,仍然有许多实验上的不确定性。随着越来越多的数据和更多的实验(可能还有一二十年),中微子可能真的是测量地球内部结构的有用工具。冰立方中微子天文台(IceCube)拥有世界上最大的中微子探测器。它是由美国威斯康星大学领导的。它汇集了来自10多个国家的300多名科学家。这是南极冰盖下的一个观测站,有数千个探测器,分布超过1立方公里。冰立方体建造于2010年12月8日,用于探测能量约为1TeV的中微子,并研究宇宙中能量极高的天体物理现象。2013年11月,研究小组宣布,冰立方已经从太阳系外观测到了28个可能的中微子。2018年7月12日,冰立方首次成功地确定了高能宇宙中微子的起源。(任天)

欢迎阅读本文章: 邓永高

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