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ku酷游体育下载:在俄罗斯小镇捕捉中微子


时间:2022-05-12 13:51
在俄罗斯南部高加索山脉比邻格鲁吉亚的地方,有一个名叫涅特里诺的小镇。在过去的半个世纪里,这个小镇上的主要工作是研究宇宙中最微小、最虚无缥缈的物质,即很难捕捉到的、转瞬即逝的中微子。 巴克桑中微子观测站就坐落在这个小镇上。这个建在一座大山下的观测站由狭小的隧道和实验室组成,从山洞口进去约有3.6公里,上面覆盖着3500多米厚的岩石,以减少来自宇宙外部的宇宙射线的影响。一桶桶的液体在这里等待着记录不同来源的、携带着穿越时空信息的中微子,它们有的来自太阳的中心,有的来自爆炸的恒星,有的来自核反应堆,也有的来自大爆炸本身。中微子是宇宙中的幽灵骑手,它们基本上不受电磁这样的力量影响,不像其他的自然万物那样会与之相互作用。中微子能不受干扰地穿越岩石、土壤,甚至不知不觉地穿越我们的身体。正如约翰·厄普代克(John Updike)那句名诗所说,它们敢于“冒犯马厩中的牡马”。 巴克桑中微子观测站地下走廊中的一个实验室。 在镓锗望远镜实验室里,一名工作人员正做计算。在附近一个鱼缸里游来游去的鱼既是同伴,也是实验室的放射性物质出问题时的预警系统。 目前为止最精确的测量显示,中微子的质量不到电子质量的百万分之一。巴克桑不是唯一致力于这种超现实事业的地方。 马克西姆·巴本科(Maxim Babenko)去年拍摄的这些照片中的男男女女们,与世界各地的深地实验室的科学家们同属于一个地下联盟。这些深地实验室包括:位于美国南卡罗来纳州里德一座废弃金矿里的桑福德地下研究所(Sanford Underground Research Facility),位于意大利同名山脉下的格兰萨索国家实验室,位于加拿大安大略省的萨德伯里中微子观测站(Sudbury Neutrino Observatory),位于日本池野山深处的超级神冈观测站(Super-Kamiokande),以及埋在南极下面冰层中的一个名为冰立方(IceCube)的探测器阵列。 所有这些中微子实验室的工作者们都在试图倾听量子中透露的实在本质。到目前为止,让巴克桑最有名的成就之一是,用近60吨的液态镓捕捉到了太阳中心的热核反应发射的中微子。这个名为“苏联-美国镓实验”(Soviet-American Gallium Experiment,简称SAGE)的实验证明,科学家的确知道是什么在驱动我们最爱的恒星,地球上生命和光的来源。 尽管工资很低,而且需要不停地寻找经费,但像科海勒纳索夫博士这样的科学家们一直在默默无闻地从事着研究这种神秘粒子的工作。 资深研究员瓦莱里·戈尔巴乔夫安装用锗的放射性同位素组建的计数器。每个计数器只有几十个锗原子。 老式计算机记录着观测站观察到的事件。 电动轨道车运送工作人往返于地面和地下观测站的各处。有250多人在巴克桑工作,其中30人是科学家。 自从苏联解体之后,巴克桑的科学家们为了保护他们的镓,不得不同时抵御盗贼和俄罗斯政府,镓是一种每公斤售价500美元的元素。物理学家们知道,中微子至少有三种,由于其不同的亚原子起源,中微子被分为电子中微子、μ中微子和τ中微子。更让其难以琢磨的是,中微子有一种量子超能:它们可以从一种变成另一种,就像是一个越狱者在逃跑过程中换了衣服似的。比如,一个地方的核反应堆中释放的电子中微子,可以以μ中微子的形式出现在另一个地方的探测器中。这给计算宇宙中这种粒子的数量制造了困难。 穆萨比·波利耶夫负责观测站的地下闪烁计数望远镜的运行,这台巨大的仪器建于1977年,用来探测经过的中微子、测量其能量和运动方向。 一座列宁半身像和一张写着“苏联科学辉煌”的海报是观测站的过去遗留下来的东西。 观测站的电动轨道车。 如今的物理学家们一直在激烈争论是否有证据表明存在着第四种中微子,即惰性中微子。这是正在巴克桑老旧隧道中进行的名为“惰性转换巴克桑实验”(Baksan Experiment on Sterile Transitions,简称BEST)的新实验所研究的对象。虽然中微子是宇宙中最轻、最透明、或许也是最易变的粒子,但它们也是数量最多的一种,比构成人和普通物质的质子和电子多十亿倍。所以中微子对宇宙质量的贡献与可见恒星的贡献差不多。 来自地上的涅特里诺村的孩子们对世界杯充满梦想。当地的中学有约40名学生。 在涅特里诺附近的埃尔布鲁斯村,穿着传统服装的孩子们等待着一场表演和舞蹈晚会的开始,晚会是当地的一种消遣。 埃尔布鲁斯的巴尔卡耳舞。 如果科学家在高加索山脉的洞穴里找到了以前不知道的中微子的话,那会影响宇宙膨胀的基本计算。南极的冰立方探测器本月检测到从其中经过的、来自遥远星系的高能中微子,这一发现引起了全世界的关注。 不知道自己受到外星访客骚扰的马儿们,正在巴克桑观测站外面的山上吃草。不管我们了解与否,生命一如既往。 一辆大汽车把巴克桑的工作人员送到附近的特尔内奥兹小镇,他们中大多数是机械师、调度员和其他后勤人员,不少人住在这个小镇。道路的另一个方向通往位于路尽头的埃尔布鲁斯山山坡上一个很受欢迎的滑雪胜地。

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