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通过测量穿过地球的神秘宇宙粒子来获得地球的重量

文章作者:www.cs-vaccine.com发布时间:2020-01-06浏览次数:1435

北京时间12月17日消息,据国外媒体报道,在权衡地球和探测地球内部结构的问题上,科学家必须采取一些间接方法。通常,他们使用声波和重力来计算。然而,一个研究小组提出了一种全新的方法:通过测量穿越地球的神秘宇宙粒子来获得地球的重量。

来自西班牙的研究人员使用穿过地球的中微子来计算地球的质量和密度。尽管这种方法仍处于起步阶段,但它有朝一日可能会成为一种非常有用的工具。此外,研究人员获得的结果与目前主流方法计算的数据非常接近。

“我们的研究结果表明,利用这种方法研究地球的内部结构并补充传统的地球物理方法是可行的,”研究作者在发表在期刊《自然-物理学》(自然物理学)上的一篇论文中写道。

粒子物理学是研究粒子及其相互作用的物理学分支。我们最常暴露的粒子是质子,中子和电子。这些粒子形成原子,它们在重力,电磁力和强核力(将核结合到核中的基本力)之间传递,弱核力(发生)相互作用在核内以非常小的尺度发生,并且是核的一部分。一些放射性衰变的原因。

中微子是宇宙中最丰富的粒子之一(仅次于光子),但它们很难被发现,因为它们只与弱核力相互作用。来自太阳和其他地区的中微子不断轰击地球,它们的相互作用非常弱,探测器通常建在地下深处,以屏蔽宇宙射线和其他背景辐射,并在地球上探测到它们。微。

与此同时,许多地球物理学家也在试图研究地球的内部结构,包括地球核心,地幔和磁场的行为。通常它们只能通过间接方式测量,观察声波穿过地球时的变化,或检测局部的重力变化。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,为什么不试着用这些中微子来测量地球?

他们开始付诸实践。利用来自南极冰立方中微子观测站(阿蒙森 - 斯科特南极站)的数据,研究人员测量了从不同角度影响探测器的中微子数量,中微子直接通过探测器通过地球的更多部分而不是其他角度的中微子。他们将这些数据与如果地球不在探测下的探测到的中微子数量进行了比较。

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,但结果与目前的重力方法得到的结果相似。他们还测量了地球核心的质量,这大于广泛接受的值。他们还发现地球的核心比地球更密集。当然,我们已经知道了这一点,但是再次通过从太空穿过地球的神秘粒子进行测试也很有趣。

研究人员非常坦率地说他们没有使用大量数据。也许在十多年的时间里,随着IceCube和其他探测器的更多数据,这种方法将变得更加有效。 Ve的?巴黎第七大学研究员Ronique Van Elewyck没有参与这项研究,他在期刊0x9A8B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,需要了解更多关于冰的光学特性降低了实验的不确定性。她还写道,关于中微子如何更普遍地与物质相互作用,仍然存在许多实验上的不确定性。

随着数据变得更加丰富并且相关实验增加(并且可能需要另外十年或二十年),中微子可能确实是用于测量地球内部结构的有用工具。

冰立方中微子天文台

Ice Cube Neutrino天文台(IceCube)拥有世界上最大的中微子探测器,由威斯康星大学领导,汇集了来自十几个国家的300多名科学家。这是一个位于南极冰盖下的天文台,有数千个探测器分布在1立方千米以上。

IceCube建于2010年12月8日,旨在探测能量约为1 TeV的中微子,并研究宇宙中的天文物理现象。 2013年11月,研究小组宣布IceCube观测到可能来自太阳系外的28颗中微子。 2018年7月12日,IceCube首次成功确认了高能宇宙中微子的来源。