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日“超级神冈”探测器完成重大升级

据英国《自然》杂志27日报道,日本“超级神冈”(Super-K)中微子天文台是迄今同类中微子探测器中的“带头大哥”,于今年1月完成重大升级,将继续捕获遥远的超新星发出的中微子,以揭示超新星的历史以及其他宇宙谜团。

项目负责人、日本东京大学物理学家中畑雅行说:“每隔2—3秒,就有一颗超新星在宇宙中的某个地方发生爆炸,产生1058个中微子,但其很难被发现。此次升级耗资约1000万美元,升级后的探测器每月应该都能捕获其中的一些中微子,以帮助我们更好地了解超新星的历史。”

“超级神冈”位于日本中部一座山下1000米深处,其光传感器浸没于5万吨纯水中,水分子会捕获从太阳和大气流出的或数百公里外粒子加速器发射的中微子。今年晚些时候,水中还将加入稀土金属钆,使探测器能更好地区分不同类型的中微子和反中微子。

1998年,“超级神冈”提供了首个确凿证据,证明中微子和反中微子可以在三种类型之间振荡,项目负责人梶田隆章因此获得2015年诺贝尔物理学奖。

1987年,神冈探测器首次探测到了来自超新星(1987A)的中微子,项目负责人小柴昌俊因此荣获2002年诺贝尔物理学奖。但从那时起,科学家没有发现任何与超新星有关的中微子。

此外,日本物理学家正在推动更大的“顶级神冈”(Hyper-K)的建设工作,该项目目前由东京大学主导,政府将于今年8月决定是否为其提供资助。

“顶级神冈”的水箱可容纳26万吨水,是“超级神冈”的5倍多,不仅使它在探测超新星方面更高效,也有望揭示为什么宇宙主要由物质而非反物质构成。理论学家称,理解这一点的关键是测量中微子和反中微子之间的不对称性,特别是两者在不同类型之间振荡的速度差异。“超级神冈”已看到相关线索,“顶级神冈”应能进行更精确测量。

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