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普林斯顿科研人员在“托勒密实验室”应用了尖端技术 ， 实验仪器被安置在深部的地下实验室 ， 精度达到了检测宇宙大爆炸中微子的程度 。 尖端技术是实验室的核心要素 ， 长期以来 ， 科学家持有一个有关中微子密度的假说：起源于宇宙大爆炸的中微子分布在宇宙空间的每个角度 ， 但如何检测到它们的存在？这是摆在研究人员面前的一道难题 ， 提出各种科学的假说是一回事 ， 检测这些假说的真实性则是另一回事 。
实验事实才能检验理论假说的真伪 ， 有关宇宙起源的标准模型理论有待进一步的检验 。 理论假说有可能被证伪 ， 人们可能找到宇宙学标准模型被推翻的证据 。 一旦实验的事实推翻了现有的宇宙起源理论 ， 科学家需要重新构造有关宇宙起源和演变的理论 。 原初中微子搜索项目有助于揭示暗物质来源的奥秘 ， 它们可能是看不见的暗物质的来源 。 暗物质占到了宇宙总构成的大约20% 。 揭示原初中微子的奥秘将产生划时代的科学意义 。
普林斯顿大学的托勒密项目有助于科研人员对宇宙学的深入研究 ， 实验成果有助于增加人们对宇宙起源与演变的理解 。 人们生活在几乎有140亿年的中微子海洋中 ， 浸润其中 ， 却感觉不到中微子的存在 ， 人的感官能力十分有限 ， 理性思维和物理实验是人们发现中微子踪迹的两种基本方法 。
【“托勒密实验室”锚定中微子】实验室的原型机是整个实验室的关键仪器 ， 它由一对超导磁体组成 ， 磁体连在一个5英尺直径的圆柱形真空室的两端 ， 真空室的一端安装了一个含有微量氚元素的容器 ， 真空室的另一端安装了一个阿尔贡国家实验室研制的量热计 ， 仪器有测量电子能量的功能 。 在实验过程中 ， 从氚衰变中释放的电子被导入了磁场磁力线 ， 这些电子通过了真空室的滤波器 ， 经过滤波器筛选的电子被分离出不同的能量级 ， 最高能量的电子被保留下来 ， 再用量热计测量它们的能量 。
降低仪器噪音是一项关键的技术指标 ， 科学实验员对随机性的热噪音源保持了关注 ， 噪音会扰乱真空室两端精密仪器的稳定运行 。 实验人员在石墨烯纳米材料中储存了氚 ， 石墨烯碳层仅有一个原子直径的厚度 ， 主要是确保从氚元素衰变中产生的电子“干净”地流入真空室 。 真空室另一端的量热计被连接到一个冰箱体 ， 冰箱温度设定在70到100毫开尔文之间 。
极度稀释的冰箱温度比极端寒冷的深空足足低了20倍 ， 相当于绝对温度以上不到一度的十分之一 ， 接近了绝对零度 ， 深度冻结的冷却环境使得量热计精妙地停留在两种状态之间 ， 一是超导状态 ， 电子在超导体中保持了无电阻的流动状态 ， 一是非超导状态 ， 电子流动遇到了不同程度的电阻阻扰 。 量热计在超导和非超导的两种状态之间保持了精妙平衡 ， 极低噪音满足了量子电子学设定的条件 ， 实验装置达到了精确测量所需的灵敏度 。
当一个电子撞击到量热计时 ， 灵敏度极高的仪器将会测量电子的能量 。 科学团队在电子能量的检测技术领域使用了量热计 ， 仪器的精密度达到了前所未有的水平 。 托勒密项目的负责人亚当·科恩解释说 ， 实验方式完美地匹配了仪器的技术参数和功能 ， 实验技术包括了氚元素物质的处理、建构合成性的纳米材料实验室、十年运行寿命的磁体和真空容器、膨胀实验的空间等 。
（编译：2014-12-31）
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