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地球1.6公里深处发现奇特反物质粒子

2010-06-28 20:57 桌面版 正體 0
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大陆媒体6月28日消息,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》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。


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