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發(fā)布時(shí)間:2020-12-04 15:11  
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天文學(xué)研究的對象有極大的尺度,極長的時(shí)間,極端的物理特性,因而地面試驗(yàn)室很難模擬。因此天文學(xué)的研究方法主要依靠觀測。
由于地球大氣對紫外輻射、X射線和γ射線不透明,因此許多太空探測方法和手段相繼出現(xiàn),例如氣球、火箭和航天器等。天文學(xué)的理論常常由于觀測信息的不足,天文學(xué)家經(jīng)常會(huì)提出許多假說來解釋一些天文現(xiàn)象。然后再根據(jù)新的觀測結(jié)果,對原來的理論進(jìn)行修改或者用新的理論來代替。我們看到的這些銀白色的圓頂房屋,實(shí)際上是天文臺(tái)的觀測室,它的屋頂呈半圓球形。這也是天文學(xué)不同于其他許多自然科學(xué)的地方。
正是因?yàn)橹形⒆优c其他物質(zhì)之間的 相互作用極其微弱,所以很難對它進(jìn)行檢測。直到1956年,美國物理學(xué)家萊茵斯才在一個(gè)核反應(yīng)堆發(fā)射的 中微子洪流中,通過特殊的 方法驗(yàn)證了中微子的 存在。1995年,萊茵斯因這項(xiàng)成果而獲得了諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。
那么,中微子與天文學(xué)研究有什么關(guān)系 呢?中微子是除了電磁波外,攜帶著宇宙中核反應(yīng)信息的 另一位信使,因?yàn)樘祗w的 核反應(yīng)會(huì)發(fā)射出中微子。中微子可以穿越星 系 ,且不與充滿宇宙的 電磁波輻射發(fā)生相互作用。星 系 的 磁場也不會(huì)對它們產(chǎn)生影響。這些特殊的 性質(zhì)使得中微子可用于研究深空中所發(fā)生的 一些天文現(xiàn)象。產(chǎn)品的應(yīng)用范圍廣泛,涉及電子工業(yè)、航空航天、化學(xué)工業(yè)、機(jī)械電器、建筑工業(yè)、交通運(yùn)輸、能源工業(yè)、生活?yuàn)蕵?、衛(wèi)生、水處理、水文裝備等行業(yè)。
然而,當(dāng)研究人員把串檢測器往下放到冰中以后,它們完全沒有起作用。原來,在閃光到達(dá)檢測器之前,留在冰中的 微小氣泡散射了這些光線。幸好,科學(xué)家們發(fā)現(xiàn),在深度超過1400米時(shí),冰的 壓力高得使氣泡消失,研究人員所需要的 清晰信號(hào)就出現(xiàn)了。幸好,科學(xué)家們發(fā)現(xiàn),在深度超過1400米時(shí),冰的壓力高得使氣泡消失,研究人員所需要的清晰信號(hào)就出現(xiàn)了。因此,在接下來的 實(shí)驗(yàn)中,檢測器串就降到了1450米以下。
“冰立方”中的 閃光大都不是來自深空的 中微子產(chǎn)生,因?yàn)榈诌_(dá)地表的 中微子大都來源于地球大氣層。來自深空的 宇宙線與地球大氣中的 原子碰撞,會(huì)產(chǎn)生很多中微子,它們與來自深空的 中微子的 比例達(dá)到500000∶1。
如何分辨這兩類中微子?研究發(fā)現(xiàn),來自大氣層中的 中微子能量較低,不能穿越地球;而來自深空的 中微子能量較高,可以穿越地球。因此,天文學(xué)家只需要關(guān)注來自地球深處的 中微子就可以了。也就是說,這些中微子是由地球北極方向來的 。它們在深空被發(fā)射出來以后,在北極進(jìn)入地球,貫穿了整個(gè)地球,才到達(dá)安裝在南極的 檢測器。實(shí)際上,這是把整個(gè)地球作為屏障,屏蔽掉了不想要的 背景信號(hào)。直到1956年,美國物理學(xué)家萊茵斯才在一個(gè)核反應(yīng)堆發(fā)射的中微子洪流中,通過特殊的方法驗(yàn)證了中微子的存在。