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日本在距离地面1千米的地下,存储了5万吨纯净水!

 昵称41082923 2018-09-17

世界上最令人惊叹的中微子探测器之一坐落在日本中部一个安静的山城附近的地下深处。超级神冈中微子探测器位于离地面3300英尺的日本池野山地下,位于斐多市附近的神冈地区的一个旧矿下。

世界上最令人惊叹的中微子探测器之一坐落在日本中部一个安静的山城附近的地下深处

这座令人印象深刻的建筑被称为“超级k”,超级神冈(Super Kamiokande,简称Super- k)位于Hida的神冈地区的茂住煤矿地下1000米。天文台由5万吨纯水组成,水箱为圆柱形不锈钢,高41.4米,直径39.3米。周围为11,146个光电倍增管(PMT)。当中微子与水的电子或原子核相互作用时,它会产生一个带电粒子,其运动速度比水中的光速还快(不要把它与真空中超过光速混为一谈,这在物理上是不可能的)。超级神冈在1996年开始运作。它的水容量是它任意一个前身的神冈天文台的十五倍,是PMTs的十倍。仅仅两年后,天文台取得了第一次成功——中微子振荡的第一个证据。这是首次支持中微子非零质量理论的实验观测,这是理论家们多年来一直推测的一种可能性。利用极其纯净的水来寻找中微子。这有助于研究人员发现濒死的恒星,并找到有关宇宙最紧迫问题的答案,比如“物质从何而来?”

天文台由5万吨纯水组成,水箱为圆柱形不锈钢,高41.4米,直径39.3米。

天文台由5万吨纯水组成,水箱为圆柱形不锈钢,高41.4米,直径39.3米。

天文台由5万吨纯水组成,水箱为圆柱形不锈钢,高41.4米,直径39.3米。

中微子是什么?

中微子是人类已知的最神秘的亚原子粒子。每天都有数十亿中微子在太空中穿梭。事实上,他们中的许多穿越地球和地球上的每一个物理物体,而人类却从未感受过他们的影响。这是因为中微子穿过物质时不会留下痕迹。研究人员表示,中微子可以穿过任意金属100光年,而不会受到任何影响。

超级k可以探测超新星

然而,当一颗恒星到达其生命的最后阶段,并在其演变成黑洞之前,以最后一次辉煌的光和能量展现自我时,中微子就会以数量的形式出现。只有像Super-K这样的中微子探测器才能发现从它们发射出来的中微子。

伦敦帝国理工学院的Yoshi Uchida说:“如果这种情况发生在我们的星系中,像Super-K这样的物体是能看到中微子的为数不多的物体之一。”像这样的爆炸,叫做超新星,30年才会有一次。如果科学家们没有超级k能够提供的那种早期预警系统,那么他们可能要等上三十年或更长的时间才能观测到下一次恒星爆炸。

1987年2月23日,超级神冈探测器首次从大麦哲伦星云发生的超新星爆炸中探测到中微子。这一观测证实了超新星爆炸的理论是正确的,是中微子天文学新时代的开始。

1987年2月23日,超级神冈探测器首次从大麦哲伦星云发生的超新星爆炸中探测到中微子

研究人员还使用超级k来探索宇宙奥秘的最深处。伦敦帝国理工学院的Morgan Wascko研究中微子穿过物质时产生的振荡,试图了解物质和反物质的起源。

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1987年2月23日,超级神冈探测器首次从大麦哲伦星云发生的超新星爆炸中探测到中微子

非常非常令人不愉快的水

为了使灯泡能够检测到光线,超级k中的水必须通过使用紫外光的持续过滤和净化来保持尽可能纯净和干净。然而,超级干净的水并不像大多数人想象的那样令人愉快。

2000年,当Super-K被抽干时,他们在密室的底部发现了一个扳手的东西

研究人员说,它实际上具有酸和碱结合在一起的性质。“如果你泡在这种超纯的超级k水里,去角质功能是绝对的,”Wascko边说边将手中的水放下。例如,维修人员必须乘坐一艘橡胶船来更换磨损的传感器。2000年,当Super-K被抽干时,他们在密室的底部发现了一个扳手的东西。原来从1995年中微子探测器首次充满水开始,它就被遗留在那里。

谢菲尔德大学(University of Sheffield)的研究员马修·马雷克(Matthew Malek)不小心将头发浸入水中不超过3厘米。第二天,马雷克醒来时发现头皮发痒,这表明水已经渗入他的头发,吸收了营养。

未来的中微子探测器体积将是现在的20倍,将有99000个光探测器。

尽管超级k看起来很强大,但它可能会被一个更大的结构所取代。如果建造计划获得批准,日本将建造超级超级K(Hyper-Kamiokande),该项目将于2026年投入使用。未来的中微子探测器体积将是现在的20倍,将有99000个光探测器。

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