意大利科学家首次观测到地球中微子

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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





2010年03月16日08:37  来源：《科技日报》 【






　　本报讯　意大利科学家在最新一期国际著名学术期刊《物理世界》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。（刘霞）
（责任编辑：魏艳）

http://scitech.people.com.cn/GB/11148275.html

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科学家在地球内部深处发现奇特反物质粒子
2010年06月28日 10:52   来源：中国经济网综合   新浪科技 孝文










    意大利国家原子物理研究所大萨索国家实验室Borexino协会的研究人员在一个尼龙球探测器里发现反中微子，这个探测器包含1000吨液态碳氢化合物。






    意大利国家原子物理研究所大萨索国家实验室Borexino协会的研究人员在一个尼龙球探测器里发现反中微子，这个探测器包含1000吨液态碳氢化合物。

    据美国生活科学网报道，意大利国家原子物理研究所的科学家表示，他们已经在地球内部很深的地方发现奇怪的反物质粒子。研究这些粒子，有助于科学家更好地了解地球内部的热流是如何对火山和地震等地表活动产生影响的。研究人员认为，正是反物质粒子导致地球内部发生放射性衰变的。

    这种粒子被称作反中微子(Geoneutrinos)，是由奇特的反物质组成，反物质的性质跟常规物质正好相反。当电子等常规粒子与反物质粒子——正电子相遇时，它们会相互歼灭对方，引起猛烈的爆炸。反中微子是中微子的反物质粒子，它是在太阳里产生的，是一种很轻的中性带电粒子，当宇宙射线击中一个正常原子时，就会产生反中微子。早期的日本KamLAND试验，在2005年第一次发现可能的反中微子迹象。

    意大利国家原子物理研究所大萨索国家实验室Borexino协会的研究人员在一个尼龙球探测器里发现反中微子，这个探测器包含1000吨液态碳氢化合物。这个尼龙球被放置在一个更大的不锈钢球里，安装在钢球里的一排排超灵敏光电探测器的顶部都指向尼龙球内部。这两个球状物都安装在另一个直径是45英尺(13.7米)的钢球里，最外层这个钢球里盛有2400吨纯度很高的水。

    整个装置被埋在意大利大萨索山下近1英里(1.6公里)的地下。所有这些都是为了确保该试验只发现中微子和反中微子。这些粒子极难被发现，因为它们几乎可以穿透任何东西，而不与其发生反应。该试验经过一年多的寻找，只发现很少一点信号。发现太阳中微子相对更容易一些。

    研究人员在《物理学快报B》(Physics Letters B.)上详细介绍了他们两年来(从2009年12月开始)的研究成果。新泽西州普林斯顿大学的物理学家、联合研究人员弗兰克·克拉普莱斯说：“这是一项非常重要的研究成果。它不仅说明我们已经发现反中微子，而且为我们研究地球内部提供了一个新工具。”

    科学家认为，反中微子是由地壳(最外层)和地幔(地壳下面的一层，距离地表2900公里)里的铀、钍和钾的放射性衰变形成的。研究人员希望通过研究反中微子，对衰变元素是如何在地表下积聚热量，以及它是如何对地幔里的对流产生影响的有更多了解。是否放射性衰败控制着这一层的热量聚集情况，或者这些热量是来自其他来源，目前不得而知。

    对流过程中，热驱使炙热的岩石从地球内部上升到地表。它导致板块发生变动、大陆发生漂移、海床不断扩大，引起火山爆发和地震。这项最新研究说明，地球内部的辐射能可能是给地幔提供热量的一个重要热源。

（责任编辑：徐晶慧）
http://sci.ce.cn/yzdq/201006/28/t20100628_21555893.shtml