冰立方:南极中微子望远镜

我们要稍微转换一下话题，谈谈另一种神秘的粒子，中微子。像电子一样，但不带电荷，质量也很小，中微子是宇宙中最丰富的粒子之一。但是，因为它们很少与物质相互作用，所以很难被探测到。然而，更好地理解它们可能会给我们带来一些我们一直在寻找的答案;但这意味着像夏·布洛特这样的研究人员有时需要付出极大的努力来研究它们，正如她告诉伊娃·希金波坦的那样……

夏天——冰立方是世界上最大的中微子望远镜，它超级酷。它实际上被埋在南极洲南极的冰川中

伊娃-这是怎么回事?

夏天——比如说，来自地外的中微子，甚至是地球上产生的中微子，它们会穿过我们的身体，但它们也会穿过这个冰川。所以我们对冰立方所做的是我们实际上在冰川中埋下了大约5000个传感器。它们从地表下1500米开始，然后再往下1000米，基本上这些传感器总共测量了一立方千米的冰。它们所做的就是接收中微子在冰川中自然相互作用时产生的光信号

伊娃:所以你基本上有一个巨大的冰块，里面有光传感器，你用它来收集来自太空的东西?

夏天-是的。一立方千米的冰来测量来自数百万光年之外的亚原子粒子。

伊娃:你怎么把传感器放到1500米深的冰川里呢?

夏天-这是一个很好的问题，是的。实际上有一个特殊的钻头是用来建造冰立方的。它的工作原理是加热水，然后以极快的速度和非常可控的方式将水射入冰川。所以你基本上融化了冰，把你的传感器部署到你刚刚融化的洞里，然后你把水留在洞里，它就会冻结起来所以你的传感器就会被冻结在冰川本身

伊娃:那么在冰川中这样做有什么好处呢?

夏天——所以好处是冰川为中微子提供了大量的物质进行相互作用。对我们来说，好处是这些性质，冰的光学性质，很简单，中微子在冰川中相互作用时产生的光信号，在被冰本身吸收之前，它们可以传播非常非常远的距离。这让我们的传感器有能力收集更多的信息，越来越多的光信号来自中微子与发生的每一个事件的相互作用。所以当中微子在冰中相互作用并撕裂原子核时，就会产生大量的次级粒子它们和最初的中微子沿着相同的方向运动，它们就是产生这种蓝光的粒子。这叫做切伦科夫辐射。我们的传感器基本上是在冰面上测量一个三维网格，所以我们基本上是在这些光沿着次级粒子的轨迹产生的时候对它们进行采样。然后我们测量产生了多少光，什么时候产生的，这是我们的传感器告诉我们的，因此我们可以追溯，追溯，好吧，这里有一个信号，然后有一个信号，然后…所以你可以在它之间画一条线，然后说，啊，好吧，所以中微子一定是从那个方向来的，然后指向天空，然后说，那里有什么吗?

伊娃-目前有什么发现?

我想说，最令人兴奋的事情就是这些来自宇宙的中微子确实存在。所以当我们建造冰立方时，我们认为它们就在那里，我们认为我们所有的理论都说，是的，这些中微子应该在那里，但是直到我们建造冰立方之前，我们还没有真正发现它们。在这一点上，我们已经探测到足够多的中微子，这已经很好地确定了它们的存在，并且有极高能量的中微子的地外来源。所以我们仍然不知道的是，它们是如何产生的，在哪里产生的。我们现在有一些线索表明它们可能来自某些星系，它们的中心有黑洞，还有很多尘埃和物质，这些星系中正在形成恒星，但我们还没有探测到足够的中微子，还不能确定地说，是的，这些中微子来自这种来源，这就是它们是如何产生的。我们的计划，我们希望做的是，在冰层内部从1立方公里增加到8立方公里，然后在表面建立一个更大的阵列。这基本上可以让我们探测到更多能量更高的中微子，真正开始做的是，我想说的是，在这些非常遥远的源中，更精确地测量中微子的产生

伊娃:你去过冰立方吗?

夏天——老实说，这是我在这个星球上最喜欢的地方。它真的和我以前去过的任何地方都不一样，就自然美景而言，它只是一个非常平坦的冰盖，但不知怎么的，这里面有美——至少对我来说是这样!但也有一种前沿精神，你知道，一次最多有一百个人，住在一个小车站里，所有人都为了一个目标而共同努力

伊娃:听起来你好像要去太空了。我在想，你们在那里吃什么?那里有什么食物?

夏天——有一个温室，在冬天可以用来种植水果和蔬菜。除此之外，还有很多非常非常美味的食物，因为我记得安东尼·波登曾经在南极做过一集，因为那里的美食太棒了。坐飞机去南极是非常昂贵的，比如说任何人或任何东西。所以食物的成本就可以忽略不计了。所以有时候你晚餐会吃龙虾。有时是牛排。有时它是一个漂亮的奶酪拼盘，你知道，它实际上是非常好吃的食物!

伊娃:就像你去了一个很贵的地方，他们只给你吃很贵的东西!