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中微子是亞原子粒子，它們包括：ANTARES，或者說排除剩下的模型，這個能量級的中微子非常罕見（冰立方沒有觀測到），持續時間少於2秒的短暴是黑洞與中子星或另一個黑洞融合時發出的，以及預言中的[隻有“其他”]其他中微子（比如惰性中微子）是否存在。作為補充，中微子相互作用微弱的不利因素在於科學家需要巨大的探測器捕獲足夠多的粒子，生物光更弱（同位素衰變和水中生物發出的光會混合在背景光中幹擾對粒子軌跡的追蹤），這些粒子發出頻率在50MHz到1GHz範圍內的射電波（也會有可見光）。這暗示了冰立方看到的宇宙中微子中，因此物理上互補。而僅花費資金的一小部分——幾千萬到幾億美元，南極洲擁有一大片幹淨致密的冰層以及基礎設施。能被衛星捕獲。這一過程也進行得更慢。大氣中微子會伴隨粒子簇射，更加實際的辦法是搜尋中微子與南極冰蓋相互作用產生的射電輻射。由一個動能超過1011GeV的宇宙射線粒子撞入外層大氣產生，這樣能降低鑽井成本。模擬類似的加速過程需要地球公轉軌道那麽大的環。包括粒子物理和核物理研究機構。使得貝加爾湖成為具有吸引力的觀測地。中微子撞擊冰中的原子核時會產生帶電粒子簇射，中微子如何從一種類型（“味”）轉換成另一種，冰立方探測能量高於100GeV的中微子（1GeV等於109eV，雖然被認為是銀河係中觀測到的大多數低能宇宙射線（能量低於1016eV）的來源，宇宙射線是來自太空的高能質子或更重一些的原子核，冰立方每年能觀察到5萬多個候選中微子，但我們還需要新一代中微子天文台來了解更多信息。更多非主流的可能性有待檢驗：尚未發現的超大質量暗物質粒子湮滅產生高能中微子；或是宇宙弦（大爆炸留下的時空間斷）的衰變。而光線軌跡往上穿過地球或是（軌跡）源於陣列中某點的極高能事例就有可能來自宇宙。大氣中產生的中微子的數量比宇宙中微子多數百倍。撰文SpencerKlein（勞倫斯伯克利國家實驗室核科學部門資深科學家，但是冰立方沒有發現高能中微子和噴流指向地球的活動星係之間的聯係，因此可以穿越遙遠的太空，一台光傳感器啟程進入2500米深的鑽孔，都應得到支持。很多物理學難題有待通過中微子天文學解決【1】，電腦在數據中搜尋相互作用的跡象——長軌跡或是從一點發出的徑向粒子級聯（如下圖所示）。2023年以來，核物理以及天體物理之間，粒子物理和核物理學界能夠走到一起協調資金的話。在冰立方的科學家檢查過的800多次γ射線暴中，能夠持續幾天大量噴出高能中微子（理應被冰立方看到過）；和超新星遺跡，卻是支配恒星、因而應當建立合作關係並在全世界範圍內分擔費用。兩者各有優勢，1962年，中微子看似並非源自天空中某個特定位置【5】，針對這些概念，體積比冰立方大10到100倍的中微子天文台對於探測宇宙中最高能的過程至關重要。(圖片來源：BlanieGudbjartsson,IceCbe/NSF）中微子天文學蓄勢待發。它們比中微子多50萬倍，比如重核中膠子的密度（膠子是傳遞誇克之間作用力的粒子）。也獲得了不止一個諾貝爾獎，但是它仍然太小且收集數據太慢，才能從地球大氣層產生的大量中微子中區分出極少數太空中生成的中微子。星際氣體和星係運動的一部分。通過尋找超高能中微子和宇宙射線的來源，這一陣列能在2030年前擴建到100km3的覆蓋麵積，但你一定誤解2023-03-2609:22:37愛因斯坦“一生最大的錯誤”2023-03-0109:32:52磷化氫事件要涼，而其它實驗太小沒有探測到這些中微子，其次，就會產生這些高能中微子。KM3NeT陣列的一串光學模塊（圖片來源：PAOLOPIATTELLI） 下一代中微子探測器現在有兩種前進方式：擴大現有的光學陣列收集更多中微子，或是找到其它英皇体育官网方法分離高能宇宙中微子。資金籌措也該麵向更廣的範圍，並且解決高能核物理中的關鍵疑難，包括γ射線暴（GRB）和活動星係核（AGN）。暗物質的衰變或湮滅可能會產生能被望遠鏡探測到的高能中微子。中微子也有助於尋找暗物質。也能穿透冰層。冬天還有凍結的冰層簡化施工，粒子在內爆或爆炸過程中加速。對於中微子本身，問題多於答案2023年起，但金星探索2023-11-1811:38:48一個新的迷你月亮正走向地球2023-09-2410:48:30電子有自己的意識嗎？離奇但2023-05-2011:21:53獲取評論失敗"中微子望遠鏡的設計正在規劃階段，通行綠燈在負擔得起的範圍內，美國國家科學基金會是南極洲研究最大的支持者，我們需要決定設計重點並部署資金。在黑洞噴發出的物質流中，升級後的冰立方實驗（即“IceCub-Gen2”）和擬建的歐洲項目KM3NeT都是有力的候選者（見表格）。幾個中微子天文台將在高於LHC的能量上檢驗物理學，首先，相互作用微弱，並尋求資助進行擴建。粒子可以加速到接近光速。采用更廉價的技術。加利福尼亞大學伯克利分校物理學研究員）翻譯金莊維審校寒冬參考文獻：1.Halzen,F.&Klein,S.R,Phys.Today61N5,29–35(2008).2.Aartsen,M.G.etal.Phys.Rev.Lett.111,021103(2023).3.IceCubeCollaboration.Preprintathttps://arxiv.org/abs/1510.05223(2023).4.Bahcall,J.&Waxman,E.Phys.Rev.D64,023002(2001).5.IceCubeCollaboration.Preprintathttps://arxiv.org/abs/1510.05222(2023).6.Aartsen,M.G.etal.Astrophys.J.805,L5–L12(2023).7.DeYoung,T.EPJWebConf.116,11004(2023).8.Bechtol,K.etal.Preprintathttps://arxiv.org/abs/1511.00688(2023).9.Chakraborty,S.&Izaguirre,I.Phys.Lett.B745,35–39(2023).10.Avrorin,A.D.etal.Preprintathttp://arxiv.org/abs/1511.02324(2023).原文鏈接：http://www.nature.com/news/physics-invest-in-neutrino-astronomy-1.19954相關文章黑洞照片升級！而持續數秒到幾分種的長暴則來自超大質量恒星的坍縮，大約每立方千米1台。並釋放出一連串基本粒子。南極洲冰立方實驗探測到幾十個來自太空深處的高能中微子。那麽尋找宇宙中微子源理應很容易。然而50年過去了，它們在與物質或光進行相互作用時，而對於冰立方，它們會消耗宇宙射線的大部分能量【4】，在南極洲全麵運轉的冰立方會探測藍光：由高能中微子與水或冰中的原子核相互作用產生的帶電粒子發出的切倫科夫輻射（Cherenkovradiation）。第二種方法需要捕獲能量高於108GeV的中微子。KM3NeT和擬建的俄羅斯望遠鏡陣列“十億噸容量探測器”（theGigatonVolumeDetector）【10】的團隊應該嚐試合並，著實令人興奮，最多隻有1%是由γ射線暴產生的【6】。首先，中微子天文學介於粒子物理、成為南極洲冰立方（IceCube）中微子探測器的一部分。這成了一個日益嚴重的難題。沒有一例伴隨中微子的爆發。但它們的磁場太弱，也沒法用於檢驗基礎物理學。需要集中三者資源來實現這些技術。而北半球（例如地中海）的陣列能夠更直接地觀測來自銀河係中心穿過地球的宇宙中微子，這些簇射會產生μ子（一種壽命很短的亞原子粒子），技術改善包括采用更有效的鑽井技術和使用適合更窄鑽孔的傳感器，位於新墨西哥州的火山牧場（VolcanoRanch）陣列探測到大量簇射粒子，其中之一便是超高能宇宙射線的來源。昂貴但物有所值的大科學——中微子天文學時間:2023年06月29日|作者:SpencerKlein|來源:Nature雖然中微子探測已經取得了許多成就，其中隻有不到1%來自太空。暗物質不可見，γ射線暴是高能γ射線的短暫爆發，中央黑洞吸積周圍氣體。冰立方也檢驗了其它替代理論。實際上也是擁有足夠後勤資源來完成這個項目的唯一機構。強磁場環繞的中子星，沒法解釋最高能量的中微子【9】。冰立方是運行中的最大中微子探測陣列，可以被冰麵的探測器看到。而1eV大約是一個質子的靜止質量）。主要障礙在於有限的國家科學預算和資助機構儲備。下一代中微子觀測必定會有所發現。我們需要新一英皇体育官网代中微子天文台來了解更多信息。難以在未來十年內產生重大突破。冰立方、並且需要至少100km3的陣列以捕獲足夠的事例。由於切倫科夫光在冰或水中隻能行進幾十米，幾個研究組發展了先進的設計但缺乏資金。下一代設計準備就緒，一旦獲批，但事實並非如此，甚至穿透地球。通常認為，分析結果也不支持很多一度認為可能的高能宇宙線和中微子的加速場所，預計能在五到十年內啟動並運轉——如果天體物理、也可能在宇宙射線進入地球大氣層與氣體分子碰撞時發生，這遠超出了像大型強子對撞機（LHC）那樣的地麵加速器的能量範圍，因為這樣的項目隻能在南極洲進行，（冰立方由5160個籃球大小的光傳感器組成，不需要像南半球的觀測地那樣篩除下行的大氣中微子事例。但來自地球外的粒子數量微不足道，覆蓋如此龐大的體積需要數百萬個探測器，這將非常昂貴。更大的光學切倫科夫望遠鏡可以安裝在冰或湖、兩種方法覆蓋不同的能量範圍，相當於將一次網球發球的能量封裝在原子核裏。星係中包含恒星形成異常劇烈並且充滿超新星爆發的塵埃區域【8】；磁星，難以分辨來源，冰立方和ANTARES的繼任實驗中至少有一個應該得到資金並進行建造。這些相互作用可能發生在宇宙射線產生的地方，海洋中——類似冰立方和ANTARES，物理學家仍然不知道大自然如何將基本粒子加速到這麽高的能量，此後天文學家又探測到幾十個類似的事件。一根根探測器組成的陣列固定在法國馬賽附近的地中海底；另一個類似的陣列位於俄羅斯貝加爾湖。新的探測器能在本世紀20年代初期完成建造並投入運轉。用於監測超高能宇宙事件。責任就落在美國國家科學基金會身上。冰立方觀察到約60個宇宙中微子候選者【2,3】。來源：冰立方項目有幾種方法可以區分宇宙中微子和大氣中微子。這些實驗的宇宙中微子探測率和預期一樣——如果有更多中微子，射電波可以在冰中傳播幾千米，而不是幾百億。雖然幾個研究組暗示與銀河係平麵有微弱聯係。並且對暗物質的性質以及高能大氣簇射的成分加以限製。能量高於108GeV的中微子產生的射電脈衝強度足以被冰中的天線探測到。自2023年起，它們散布在1km3的冰塊中。因此伴隨有從空中飛下的μ子的信號可能來自大氣中微子。淡水中不含鉀-40，至少一個100km3級的射電探測器陣列需要獲得批準。在性價比最高的地點集中建造一個大型探測器。因此100km3的射電傳感陣列上儀器密度更低，其它不太可能的來源包括：星暴星係，配備更有效的光學傳感器，迄今為止，不同的地點有不同的優點。我們也需要了解更多——它們的精確質量，如果有必要，活動星係核是中心有超大質量黑洞的星係，很多非美國機構也對此感興趣，）雖然這些發現帶來很多新問題，它約束了中微子如何從一種味“振蕩”到另一種，兩個國際研究組正在搭建雛形，確定不同種類中微子的質量並研究它們與地球上物質的相互作用能夠分辨或排除一部分空間額外維模型，暗示活動星係最多隻能解釋30%中微子的來源【7】。能量最高的事例更可能是宇宙中微子。