日本将建造世界上最大的中微子探测器,探索宇宙起源成为可能

日前,日本内阁批准了一项耗资6亿美元的Hyper-Kamiokande实验,这将是历史上最大的中微子探测器(www.gk56.cn)。Hyper-Kamiokande将容纳260,000吨超纯水,是其本身已经非常庞大的Super-Kamiokande所含水量的五倍以上。科学家希望这项实验能够带来革命性的发现。

Super-Kamiokande(简称Super-K)是一种中微子探测器。中微子是亚原子粒子,它们穿过固体物质,好像穿过空气一样。这些粒子可以帮助科学家们发现垂死的恒星并掌握更多宇宙的奥秘。

日本的Super-Kamiokande中微子探测器中的光传感器捕获中微子与水原子碰撞 时发生的微弱闪光。

这种新的探测器将建在日本Ikeno山下1000米深处的一个巨大洞穴内,该洞穴是在一个附近的矿中发现的,物理学家希望它能带来关于普遍存在的粒子的开创性发现。

超-Kamiokande(Hyper-K)的巨大尺寸将使其能够检测到各种来源产生的空前中微子,这些中微子包括宇宙射线,太阳,超新星和现有粒子加速器人工产生的波束。除了捕获中微子外,它还将监测水中原子核质子可能自发的衰变,如果观察到,这将是一个革命性的发现。

我们为什么要去捕捉中微子呢?

恒星开始坍塌之前,它放射出中微子,因此Super-K充当了一种早期预警系统,告诉我们宇宙中何时发生了令人眼花缭乱的大事件。

Uchida说:“理论计算表明,在我们探测器的有效范围内,超新星爆发大约每30年才有一次。如果你错过一次,你就得再等几十年。”

这种装置能够研究中微子及其反物质对应物抗中微子的行为差异。 可以帮助解释为什么宇宙似乎主要包含物质而几乎没有反物质。

与Super-K一样,Hyper-K内部的水箱将衬有称为光电倍增管的灵敏光检测器。当中微子与水中的原子碰撞时,这些将捕获微弱的闪光,从而使带电粒子高速射出。

Hyper-K将是21世纪20年代开始的三项主要的下一代中微子实验之一。其他项目将于2025年在美国开始的深层地下中微子实验(DUNE),以及中国的江门地下中微子观测站(JUNO),预计将于2021年开始收集数据。

编辑:大脸君

参考来源:Science doi: 10.1038/d41586-019-03874-w

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