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神秘“幽靈粒子”中微子來(lái)源地球地殼下方？ 近日，科學(xué)家們使用一個(gè)位于意大利境內(nèi)的地下裝置獲得了首個(gè)確鑿證據(jù)，證明在我們腳下的地殼下方正在不斷產(chǎn)生出這種中性的亞原子粒子。這項(xiàng)研究成果將幫助我們了解地球內(nèi)部放射性元素的種類(lèi)以及產(chǎn)生熱量的放射性衰變過(guò)程。  中微子產(chǎn)生于不穩(wěn)定原子發(fā)生的衰變核反應(yīng)過(guò)程中，這種粒子常常會(huì)被形容為“幽靈粒子”，因?yàn)樗鼈兎浅Ｎ⑿ 滟|(zhì)量要比電子輕大約50萬(wàn)倍。另外，更加重要的一點(diǎn)是這種微小的粒子本身不帶電，因此它們幾乎不與其他粒子發(fā)生相互作用，當(dāng)它們與原子相遇時(shí)通常都是直接穿過(guò)去。由于這種性質(zhì)，這種粒子顯得愈發(fā)難以捉摸。  意大利格蘭薩索國(guó)家實(shí)驗(yàn)室坐落于亞平寧山脈地下大約1.5公里，這里安裝了一臺(tái)Borexino中微子探測(cè)器，科學(xué)家們?cè)谶@里開(kāi)展對(duì)中微子的研究工作。 然而盡管與其他粒子發(fā)生反應(yīng)的幾率非常非常小，但并不為零。而一旦發(fā)生相互反應(yīng)，該過(guò)程中就會(huì)產(chǎn)生一種閃光。此前科學(xué)家們正是利用這種效應(yīng)證明了中微子的存在。而現(xiàn)在，科學(xué)家們證明了中微子正從地球內(nèi)部被產(chǎn)生出來(lái)，而這些“地球中微子”可以幫助科學(xué)家們窺探地球深部的奧秘。 科學(xué)家們能夠計(jì)算出每一種放射性同位素在衰變過(guò)程中將會(huì)產(chǎn)生的熱量并評(píng)估其對(duì)多種地質(zhì)活動(dòng)，如火山以及地震所產(chǎn)生的影響。根據(jù)英國(guó)廣播公司(BBC)此前的報(bào)道，地球內(nèi)部產(chǎn)生的熱量大致相當(dāng)于全球所有電廠產(chǎn)生能量總和的20倍以上。  地球內(nèi)部的熱量很大一部分是從地球誕生時(shí)期保存下來(lái)的，但其中也有很多是來(lái)自地球內(nèi)部放射性元素的衰變過(guò)程。但直到現(xiàn)在，沒(méi)有任何人能夠搞清楚地球內(nèi)部究竟有多少熱量是來(lái)源于放射性同位素衰變過(guò)程的。  在2014年6月，科學(xué)家們記錄到一次超高能中微子信號(hào)，其能級(jí)至少達(dá)到2600TeV。這樣的能級(jí)已經(jīng)超過(guò)了大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)內(nèi)質(zhì)子能量的數(shù)百倍。圖為世界最大的中微子探測(cè)設(shè)施之一的南極“冰立方”(IceCube)內(nèi)的部分光學(xué)探測(cè)裝置。 意大利格蘭薩索國(guó)家實(shí)驗(yàn)室坐落于亞平寧山脈地下大約1.5公里，這里安裝了一臺(tái)Borexino中微子探測(cè)器�？茖W(xué)家們?cè)谶@里開(kāi)展對(duì)中微子的研究工作。這臺(tái)設(shè)備使用2200個(gè)探測(cè)器用于檢測(cè)中微子與這里一個(gè)大圓球中盛放的大約200噸特殊液體之間相互作用時(shí)釋放出的閃光信號(hào)。 科學(xué)家們?cè)跁r(shí)長(zhǎng)2056天的數(shù)據(jù)中一共檢測(cè)到24個(gè)地球中微子信號(hào)，其中11個(gè)來(lái)自地幔，另有13個(gè)則來(lái)自地殼。通過(guò)對(duì)中微子數(shù)據(jù)的分析顯示，地球內(nèi)部熱量中大約有高達(dá)70% 源自放射性同位素衰變，但這一數(shù)字仍然存在不確定性。 |
