深埋在南極冰層下面的望遠鏡

2017-09-03 13:00 作者: 安妮 方洪

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AMANDA望遠鏡由國家科學基金贊助研製,它身高400米,有308個像保齡球大小的光學感應裝置。但是它不是在天文臺裡,卻被埋在深深的南極冰層下。雖然被蒙上了眼睛,它的「眼力」可是世界上獨一無二的。AMANDA能「看」到相撞的黑洞、Gamma爆、遙遠星系的核心和星球爆炸後的殘骸,甚至可能看到人類從來連想都沒想過的事情。這是怎麼回事呢?還是讓我們先從中微子說起。

會隱身的中微子

中微子能量很高,在宇宙中數量十分龐大。多到什麼程度呢?宇宙中每一個質子,對應就有1,000,000,000個中微子。這麼多的中微子,我們卻看不到它們,甚至很難直接探測到。中微子不僅非常小,而且不帶電荷,幾乎沒什麼質量。它們可以完全不受阻擋地在宇宙中穿行,不論是星球、星際塵埃、還是電磁場,都輕鬆穿過。「每秒鐘有十億個中微子穿過我們的身體」,威斯康星大學物理學家Francis Halzen說。但是我們卻覺察不到。

蒙上眼睛,看得更清

正是因為中微子的這些性質,它們可以不受隔斷地穿越地殼。AMANDA望遠鏡利用這一點,它被埋在南極1.5公里的地下,面向大地而非天空。這就意味著儘管AMANDA位於南極,它的「眼睛」卻可以透過地心望著北極的天空。當可見光和其他干擾信號、射線等都被地球的龐大軀體過濾掉後,AMANDA就可以「看到」由中微子構成的「世界」了。

AMANDA的設計使命是研究中微子的高能形式,高能中微子所含能量是太陽放射出的低能中微子的1000倍。物理學家希望用它來搜索天空中以前未知的領域。據計算,AMANDA可以把中微子的運動方向精確到3.5度內,這個準確度足以揭示高能中微子的來源。當宇宙中出現Gamma爆、黑洞相撞等劇烈天文現象是都會產生中微子。

一個由物理學家、天文學家組成的國際研究小組在《天體物理雜誌》發表了他們的進展。這份報告作者之一、加州大學IRVINE分校物理學家史蒂文.威克說,「現在,我們有了更強大的新式工具去探索宇宙。」而國家科學基金的Aizenman則認為,AMANDA不僅可以為已知的現象提供更多信息,或許還能發現我們不曾想像的事情或物體。

深層空間的奧妙

原子雖小,億萬原子構成的物體我們就看得到了。而億萬個中微子我們還是看不見,也摸不著。中微子的「世界」什麼樣?希望AMANDA能告訴我們,哪怕是一點點。


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