坐落在日本中心一个安静的山区城市附近的地面深处,是世界上最惊人的中微子探测器之一。
Super-Kamiokande Neutrino探测器位于Ikeno山的地下3,300英尺处,位于希达市附近的Kamioka地区的一个古老矿井下面。
令人印象深刻的结构绰号为Super-K,直至15层的高度,并使用极其纯净的水来寻找中微子。这有助于研究人员发现垂死的星星,并找到有关宇宙最紧迫的问题的答案,例如“重要的是来自何处?”。
什么是中微子?
中微子是最神秘的亚原子颗粒人类知道。他们每天都在空间中流过数十亿。实际上,他们中的许多人穿过地球和它上的每个物理对象,而没有人会感到自己的影响。那是因为中微子通过物质而没有留下痕迹。
研究人员说,中微子可以通过金属100光年,而根本不受其影响。如果没有特殊设备,科学家几乎不可能发现这种难以捉摸的粒子的丝毫味道。
Super-K可以检测到超新星
然而,众所周知,当星星到达生命的最后阶段并在最后一个明亮的光和能量展现中落入了黑洞之前。只有像Super-K这样的中微子检测器才能发现中微子被从中发射。
“如果在我们的银河系中发生这种情况,那么像Super-K之类的东西是可以看到中微子的少数物体之一,”说伦敦帝国学院的Yoshi Uchida。
这样的爆炸被称为超新星,仅发生30年。如果科学家没有Super-K可以提供的那种预警系统,那么他们可能必须等待三十年或更长时间才能观察到下一个恒星爆炸。
研究人员还使用Super-K来探究最深的宇宙奥秘。也是伦敦帝国学院的摩根·瓦斯科(Morgan Wascko)研究振荡中微子的振荡当他们经过物质以了解物质和反物质的起源时。
Super-K如何检测中微子
Super-K充满了50,000吨的超纯水。那是关于更多的水,可以填充八个奥林匹克大小的游泳池。当中微子穿过水时,它们会加快速度,以至于可以以光速行进。
以这种速度,它们还以同样的方式产生光线,当超音速射流协和爆破声音屏障时产生了声音繁荣。
沿Super-K的墙壁有11,000个称为照片乘数管的金色灯泡,这些灯泡本质上是灯泡内外的灯泡。他们可以检测高速中微子产生的光,并将其转换为电流,然后可以被科学家观察到。
非常非常讨厌的水
为了使灯泡能够检测光,必须使用紫外线通过恒定过滤和纯化来保持超级K中的水保持尽可能纯净和清洁。但是,超级清洁的水并不像大多数人想象的那么愉快。
研究人员说,它实际上具有酸的特性和碱性合并为一种。
Wascko说:“如果您在这种超级纯净的超级K水中浸泡,您将获得很多剥落。”
例如,维护人员必须乘坐橡胶船以更换破旧的传感器。在2000年,当超级K耗尽时,他们发现了腔室底部的扳手轮廓。从1995年开始,中微子检测器首先被水填充,它一直留在那里。
谢菲尔德大学的研究员马修·马尔克(Matthew Malek)意外地蘸了不超过3厘米的头发。第二天,Malek醒来了,头皮极发,这表明水已经渗入了他的头发并吸收了营养。
看起来很强大,Super-K可能会被一个更宏大的结构所黯然失色。如果批准建设计划,日本人将建立Hyper-Kamiokande,该计划将于2026年运作。未来的中微子探测器的数量将大20倍,并将有99,000个光检测器。