作者:刘霞 来源:科技日报 发布时间:2010-3-16 14:23:53
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意大利科学家首次观测到地球中微子
该实验开辟了地球内部控制机制研究的新时代

 
意大利科学家在最新一期国际著名学术期刊《物理世界》(Physics World)上报告说,他们在实验中首次观测到了地球中微子,即来自地心的反粒子。
 
实验室负责人贝利尼称,利用意大利核物理研究所格瑞·萨苏国家实验室安装在地下1000多米深处的巨型BOREXINO探测仪,科学家观测到了地壳下几千公里深处放射性元素衰变时释放出的中微子。根据获得的数据,科学家们将可以更好地了解地球内部的化学成分,从而更精确地预测地震和火山爆发等突发事件。
 
地球中微子是组成自然界的最基本粒子之一,是轻子的一种,它没有质量、也没有电荷,地幔内的放射性物质在衰变为更稳定物质的过程中,会释放出中微子。科学家认为,铀和钍等物质衰变产生的热能占整个地热能的50%以上,但具体比例是多少还不明确。地热导致地幔中产生对流气流,而这种对流气流会影响火山的活动和地球的板块运动,因此,测量地核和地幔释放出来的中微子数量及它们的能量,可让科学家确定地核和地幔中不同放射性物质的组成比例以及产生热能的多少。
 
2005年,日本和美国的科学团队声称,他们使用位于日本“神冈矿”的KAMLAND装置,探测到了地球中微子的“迹象”。但鉴于附近的核电站也会释放出大量放射性物质,因此,有科学家认为,该研究结果还不足以确切地证明地球中微子来自于地心处。
 
而意大利科学家在此次探测实验中全力排除了任何可能的干扰。他们使用的BOREXINO中微子实验室是全球最“深”的实验室之一,探测器直径约为18米,由层层的防辐射层构成,外层储存槽填满2400吨纯水,由一个巨大的不锈钢球体支撑,球体上有超过2200多个光电管。球体内部分成两个尼龙容器,每个容器中都包含有纯探测液。
 
当中微子将探测液中原子的电子撞击而出时,电子穿越液体的过程中会产生光子。不锈钢球壁上的光电管探测到单独的光子并予以记录,这个实验可将其他放射性元素产生的光子讯号滤除,背景辐射杂音比其他类似实验也要低很多,因此能探测到低能中微子。
 
研究人员表示,BOREXINO探测器的最新发现将为直接测量地壳深处的化学性质奠定基础。通过将BOREXINO得到的数据和地球上其他地方的实验室获得的数据结合在一起,科学家最终能够探测到地心处放射性物质的相对质量,从而比较精确地了解地幔产生了多少热能、火山对流运动的大小以及地壳如何运动等信息。
 
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