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日本將建世界最大中微子探測器
發布:Iron_MAN10   時間:2019/12/19 16:15:22   閱讀:242 
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圖片來源:The Asahi Shimbun/Getty

據參與項目的科學家透露,近日,日本內閣一個委員會批準了數十億日元的建設資金,準備建造史上最大的中微子探測器。
 
據悉,這臺超超級神岡探測器將擁有26萬噸超純凈水,是其已經非常龐大的兄弟超級神岡探測器的5倍多。新中微子探測器將建在神岡礦旁邊的一個巨大的洞穴里,物理學家希望它能帶來關于這些無處不在的粒子的突破性發現。
 
超超級神岡探測器的巨大體積將使它能夠探測到各種來源產生的空前數量的中微子。這些來源包括宇宙射線、太陽、超新星和由現有粒子加速器人工產生的光束。除了捕獲中微子外,它還將監測水中可能存在的原子核中的質子的自發衰變,如果能觀測到,這將是一個革命性的發現。
 
盡管日本政府尚未發表一份官方聲明,但一些科學家表示,內閣批準了第一個35億日元(3200萬美元)作為補充預算的一部分。預算需要得到議會的批準,日本物理學家說,這很可能在下個月進行。
 
東京大學中微子物理學家、該項目共同負責人Masato Shiozawa說,建造新探測器預計耗資649億日元,約合6億美元。額外的73億日元將被用于升級位于日本東海300公里外的J-PARC加速器,那里將產生中微子束。
 
按計劃,日本將提供該項目總資金的75%,其余資金由國際合作伙伴承擔。超超級神岡探測器項目聯合負責人、英國倫敦國王學院物理學家Francesca Di Lodovico說,包括英國和加拿大在內的其他幾個國家也將參與到這個項目中,但其財政貢獻的大小還沒有最終確定。
 
超超級神岡探測器將由一個71米深、68米寬的鼓形水箱組成。在距離現有神岡設施8公里的地方,工人將會用炸藥挖出一個能放置水箱的大廳,以避免震動干擾即將開始工作的神岡引力波探測器。神岡是幾十年前選定的,因為那里有現成的采礦設施和高質量的巖石,還有充足的淡水供應。
 
與超級神岡探測器一樣,超超級神岡探測器內部的水箱將內襯一種叫做光電倍增管的感光探測器。當中微子與水中的一個原子碰撞時,它們會捕捉到微弱的閃光。超超級神岡探測器將是21世紀20年代開始的3個主要下一代中微子實驗之一;其他兩個項目分別是定于2025年在美國啟動的深層地下中微子實驗和中國的江門地下中微子實驗觀測站,后者預計于2021年開始收集數據。
 
東京大學物理學家Takaaki Kajita在12月16日于倫敦舉行的一次會議上說,中微子物理學家對超超級神岡探測器感到興奮,因為它將研究中微子與其反物質反中微子的行為差異。Kajita說,這種不對稱性可能有助于解釋為什么宇宙中似乎主要包含物質,而反物質很少。Kajita與人共同發現了中微子振蕩,并因此獲得了2015年諾貝爾物理學獎。
 
但是東京大學物理學家和超級神岡探測器發言人Masayuki Nakahata說,超超級神岡探測器最大的發現將是質子衰變。目前,科學家尚未觀察到質子衰變,因此,如果它真的發生了,那一定極其罕見,這意味著質子的平均壽命很長,超過1034年。
 
目前粒子物理學的標準模型不允許質子衰變,但是許多提出要取代它并統一自然基本力量的理論確實預測了這種現象。因為超超級神岡探測器會監測比超級神岡探測器大得多的水體積,因此更有機會看到質子衰變。如果它沒有探測到這種現象,質子平均壽命的極限將增加10倍。


來源:中國科學報
 
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