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發信人: felaray.bbs@ptt.cc (法拉魚) 看板: astronomy
標 題: [新聞] 南極微中子探測器發現迄今最高能震盪
發信站: 批踢踢實業 (2013/06/11 Tue 12:39:40)
今天看到這三篇挺有意思的新聞所以轉貼 非洗版請見諒.本文是香港報導所以用語
可能和本地不同.(微中子=中微子)
南極中微子探測器發現迄今能級最高震盪事件
http://digital.sina.com.hk/news/-7-1370681/1.html
香港時間6月9日消息，據英國《自然》雜誌網站報導，“冰立方”中微子望遠鏡
(IceCube)是一台設置在南極的中微子探測器，日前這台設備記錄到迄今最高能級的一次
中微子震盪事件。
冰立方望遠鏡最初的設計目的是為了探測來自超新星或伽馬射線暴等天體來源的中微
子信號。然而現在這台設備卻成了探測中微子震盪現象的利器。所謂中微子震盪是指這種
亞原子粒子在飛行途中從一種類型轉變為另一種類型的現象，對這一現象的研究現在是粒
子物理學領域的熱門話題。安德里亞斯•格羅斯(Andreas Gross)是一位來自德國慕尼黑
工業大學的博士後，他是此次中微子震盪事件研究的主要研究者。他表示：“這是我們向
粒子物理學界邁進的第一步。”
儘管這一結果並不能算是一大驚喜，但研究人員們表示這些發現最終將幫助我們達成
對中微子質量之謎的清晰認識。中微子有三種類別，被稱為三種不同的“味”，研究人員
相信他們最終將會瞭解這三種中微子中哪種是質量最輕的，哪種是最重的
格羅斯於本週一在日本京都舉行的第25屆國際中微子物理與天體物理學會議上報告了
這項發現的有關情況。在此次會議上，冰立方小組也是首次展示了他們在設備全部調試完
畢之後獲得的首批完整數據。這裏的所有設備是在2010年12月份安裝完畢的。
格羅斯的研究展示了大氣μ中微子經過震盪之後變成了τ中微子。弗朗西斯•哈爾岑
(Francis Halzen)是美國威斯康辛大學麥迪遜分校的一位物理學家，同時也是冰立方探測
器的首席科學家，據他表示，由於宇宙射線轟擊地球大氣粒子，平均每分鐘地球大氣中都
會產生約300萬億個μ中微子。然而冰立方探測器每小時大約只能探測到其中的10個大氣
μ中微子。發生震盪的中微子能級一般是在10GeV~100 GeV之間，尤以30GeV能級附近的震
盪信號最為強烈。
儘管從μ子向τ子的震盪在此之前已經被利用加速器在較低能級條件下進行了模擬研
究，但是此番在更高能級的條件下觀察，發現其結果也的確在預料範圍之內。這很容易符
合理論預期的結果也証明了冰立方探測器的工作狀態良好。加拿大安大略金斯敦皇后大學
物理學家，正在加拿大境內蘇伯里隕坑建設的SNO+中微子探測項目負責人馬克•陳(Mark
Chen)認為這項發現為人們提供了在更高能級下的新的驗証。他說：“對模型和觀察結果
的檢驗總是一件好事。”
在日本的超級神岡中微子探測器同樣紀錄到一些較小數量的高能震盪事件。然而，日
本名古屋大學物理學家，超級神岡探測器項目組成員伊藤好孝指出，超級神岡探測器在
10GeV能級以上範圍內的能級解像度已經非常低下，而在50 GeV能級以上時則已經根本無
法辨別中微子震盪的能級，因此後者並不能作為冰立方探測器的結果佐証。
地下的更深處
冰立方是一台設立在南極冰雪之中的大型探測設備，其包括86台光電倍增管，相互間
隔著埋藏在占地1平方公里的地域內，深埋冰雪之下1.4~2.4公里。當中微子與水分子發生
相互作用時，會發出微弱的閃光，這種閃光會被光點倍增管捕捉，放大並觸發電子信號。
在大多數時候，冰立方項目的科學家們的主要工作是監測能級在1000 GeV以上的宇宙
來源中微子。但為了開展中微子震盪的研究工作，他們必須在低能級範圍內開展搜尋和觀
察工作，因為中微子發生震盪現象的比例是隨著能級的上升而下降的。在數百GeV的能級
以上，三種中微子發生的震盪現象就將變得極為罕見，使對它們的搜尋工作幾乎變得毫無
意義。因此在2009年，冰立方項目的研究人員們為這台設備安裝了第一台補充設備。這是
一種被稱作“深度核心”(DeepCore)的設備，這一設備包括8台光電倍增管安裝在一起並
將其放置於最深，也最潔淨的冰層之中，其可以精確測量能級在數十GeV至數百GeV的中微
子震盪事件。
目前冰立方項目組的科學家們正在商議增加第二台補充設備，即一台名為PINGU(相變
冰立方下一代升級)的設備。它將合成更多數量的光電探測器，可以讓冰立方對中微子震
盪的探測敏感度提升至數個GeV的水平。在如此的低能級範圍內，科學家們不但預期他們
將可以捕捉到更多數量的中微子震盪事件，並且他們還期望能觀察到中微子的“物質效應
”。一般中微子的震盪現象發生於真空之中，而不是物質之中。之所以會發生“物質效應
”，是因為電子中微子與物質內部的電子之間發生的相互作用，這種相互作用將會引起中
微子有效質量的改變。對物質效應現象的觀察或將有助於人們加深對中微子質量本質的理
解，包括不同中微子之間的質量差異問題。(晨風)
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