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通過測量穿過地球的神秘宇宙粒子來獲得地球的重量

文章作者:www.utbltn.icu發布時間:2020-01-06瀏覽次數:1435

北京時間12月17日消息,據國外媒體報道,在權衡地球和探測地球內部結構的問題上,科學家必須采取一些間接方法。通常,他們使用聲波和重力來計算。然而,一個研究小組提出了一種全新的方法:通過測量穿越地球的神秘宇宙粒子來獲得地球的重量。

來自西班牙的研究人員使用穿過地球的中微子來計算地球的質量和密度。盡管這種方法仍處于起步階段,但它有朝一日可能會成為一種非常有用的工具。此外,研究人員獲得的結果與目前主流方法計算的數據非常接近。

“我們的研究結果表明,利用這種方法研究地球的內部結構并補充傳統的地球物理方法是可行的,”研究作者在發表在期刊《自然-物理學》(自然物理學)上的一篇論文中寫道。

粒子物理學是研究粒子及其相互作用的物理學分支。我們最常暴露的粒子是質子,中子和電子。這些粒子形成原子,它們在重力,電磁力和強核力(將核結合到核中的基本力)之間傳遞,弱核力(發生)相互作用在核內以非常小的尺度發生,并且是核的一部分。一些放射性衰變的原因。

中微子是宇宙中最豐富的粒子之一(僅次于光子),但它們很難被發現,因為它們只與弱核力相互作用。來自太陽和其他地區的中微子不斷轟擊地球,它們的相互作用非常弱,探測器通常建在地下深處,以屏蔽宇宙射線和其他背景輻射,并在地球上探測到它們。微。

與此同時,許多地球物理學家也在試圖研究地球的內部結構,包括地球核心,地幔和磁場的行為。通常它們只能通過間接方式測量,觀察聲波穿過地球時的變化,或檢測局部的重力變化。參與這項新研究的物理學家設想,既然我們已經有了這些中微子探測器,并且中微子不斷地穿過地球,為什么不試著用這些中微子來測量地球?

他們開始付諸實踐。利用來自南極冰立方中微子觀測站(阿蒙森 - 斯科特南極站)的數據,研究人員測量了從不同角度影響探測器的中微子數量,中微子直接通過探測器通過地球的更多部分而不是其他角度的中微子。他們將這些數據與如果地球不在探測下的探測到的中微子數量進行了比較。

利用這些數據,研究人員測量了地球的質量,雖然不是很精確,但結果與目前的重力方法得到的結果相似。他們還測量了地球核心的質量,這大于廣泛接受的值。他們還發現地球的核心比地球更密集。當然,我們已經知道了這一點,但是再次通過從太空穿過地球的神秘粒子進行測試也很有趣。

研究人員非常坦率地說他們沒有使用大量數據。也許在十多年的時間里,隨著IceCube和其他探測器的更多數據,這種方法將變得更加有效。 Ve的?巴黎第七大學研究員Ronique Van Elewyck沒有參與這項研究,他在期刊0x9A8B的一篇評論中指出,研究人員仍然不知道有多少中微子轟擊地球,需要了解更多關于冰的光學特性降低了實驗的不確定性。她還寫道,關于中微子如何更普遍地與物質相互作用,仍然存在許多實驗上的不確定性。

隨著數據變得更加豐富并且相關實驗增加(并且可能需要另外十年或二十年),中微子可能確實是用于測量地球內部結構的有用工具。

冰立方中微子天文臺

Ice Cube Neutrino天文臺(IceCube)擁有世界上最大的中微子探測器,由威斯康星大學領導,匯集了來自十幾個國家的300多名科學家。這是一個位于南極冰蓋下的天文臺,有數千個探測器分布在1立方千米以上。

IceCube建于2010年12月8日,旨在探測能量約為1 TeV的中微子,并研究宇宙中的天文物理現象。 2013年11月,研究小組宣布IceCube觀測到可能來自太陽系外的28顆中微子。 2018年7月12日,IceCube首次成功確認了高能宇宙中微子的來源。

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