首先 , 中微子与其他粒子和场的相互作用十分微弱 , 这是由于中微子质量的极小 , 且中微子为电中性 。 这个特性能使它成为具有高穿透性的探针 , 以探测光、无线电波等其他形式辐射探测不了的环境 , 所以我们可以利用中微子更好地去研究地球以及观测宇宙 。
中微子地球断层扫描这项技术 , 就是中微子探测的一项很有用的应用 。 因为中微子与物质相互作用截面 , 随着中微子能量的提高而增加 , 所以当用高能加速器将中微子能量提高之后 , 再将中微子束定向照射地层 , 这样就能使得中微子和地层物质的相互作用截面增大 , 从而产生局部小“地震” , 类似于地震法勘探 , 这样就使得我们能对深层地层也进行勘探 , 将地层一层一层地扫描 , 就能方便我们寻找一些珍贵的地质资源 。
此外 , 中微子对于探测太阳系外的的天体十分重要 , 因为在目前 , 中微子是唯一一个在传播过程中不会发生较大衰减的已知粒子 。 我们头顶的天空大部分对我们来说仍然是未知的 , 众所周知 , 地球位于太阳系 , 而太阳系又包含在银河系之内 , 而我们人类对于星辰大海的探索十分有限 , 无论是太阳系还是银河系都充斥着大量的未知谜团 , 所以探索银河系有着十分重要的战略意义 。
但是银河系的核心区域充满着稠密的气体与高亮度的星体 , 光子等物质很难探测到其中情况 , 但在那里产生的中微子可以利用地面上的中微子探测器进行探测 , 这对我们进行宇宙探索十分有帮助 。
还有就是我们可以利用中微子来进行核反应堆的监测工作 。 现代社会的我们基本上是谈“核”色变 , 因为我们深知核反应的危害 , 但是由于核反应堆的好处也是巨大的 , 我们不能因噎废食 , 如果能够有效监测核反应的手段 , 相信大家也能更加放心 。
当超新星核心发生坍缩时 , 其内部密度以及能量都非常高 。 但是只有中微子这一已知粒子能够从中逃逸 , 并且超新星近99%的辐射都是以中微子短脉冲形式发出的 , 探索从中逃逸出来的中微子对于探测超新星核心的塌缩非常有用 。
中微子不仅会诞生在宇宙中 , 还能诞生在核反应中 , 并且由于中微子能够不受障碍地跑出核反应堆 , 所以探测来自核反应堆内部的中微子 , 可以检测出核反应堆的变化 , 方便我们及时有效的做出相应反应 。
其次 , 我们有可能实现中微子通讯 。
这次的实验证明了中微子进行通信是可行的 , 只要在未来的研究中实现不受中途可能遇到的地核高密度物质 , 比如地核等的影响 , 利用中微子远距离传输二进制信息 , 那么中微子通讯就也可能获得成功 。
在2012年的11月 , 一位美国科学家使用粒子加速器 , 将一个相干中微子信息传过了780英尺厚的岩石 , 首次实现了利用中微子进行的通信 。
并且中微子通讯的好处是巨大的 。 我们目前的通讯主要依靠电磁波 , 由于地球是球面 , 加上表面高大的建筑物、各种高山丘陵等地势的遮挡 , 电磁波长距离传送要通过通讯卫星和地面站 , 而卫星或者微波站等的造价又十分昂贵 。
由于中微子的穿透性很好 , 且穿透时损耗也很小 , 如果使用高能加速器产生10亿电子福特的中微子 , 当其穿过地球时 , 只会衰减千分之一 , 并且如果将中微子束进行调控 , 就可以使其承载信息 , 以作交流、通讯之用 。
此外 , 一般认为 , 由于不参与强相互作用并与其他物质反应的截面极其微小 , 中微子对生物体几乎没有影响 , 不会像中子等这些中性粒子产生辐射伤害 , 这也使中微子通讯技术有了一定的安全保障 。
其他中微子探测器综上所述 , 我们知道了超级神冈探测器十分厉害 , 那么地球上都有哪些同样很厉害的中微子探测器呢?下面让我们一一盘点一下 。
首先便是全球最大的中微子探测器-冰立方中微子观测站 , 其坐落于阿蒙森-斯科特南极站 。 这个观测台建造计划是由威斯康辛大学所主导的 , 并且集结了了来自十多个国家 , 超过300名科学家加入该观测站进行研究 。 冰立方中微子观测站有着数千个探测器 , 均位于南极的冰层之下 , 分布范围极广 , 超过一立方公里 。
第二个介绍的是座落于苏联高加索山的巴克三峡谷的巴克三中微子观测所 , 这是NR RAS的一个科学实验室 。 它于1977年开始运作 , 是前苏联第一个中微子观测所 。 它有一架在巴克三地表之下300米的闪烁望远镜 , 以及一架位于3500米深处的镓-锗中微子望远镜 , 和一定数量的地面设施 。
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