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- 探秘南極地下天文臺(tái):深2.5公里耗資近3億美元
- 來源：中國(guó)國(guó)家天文 發(fā)表于 2011/1/10
據(jù)《國(guó)家地理》雜志報(bào)道，科學(xué)家們目前正在南極冰下架設(shè)一座名為“冰立方”的中微子天文臺(tái)，這座天文臺(tái)由86根裝備了傳感器的電纜所組成，這些電纜一頭連在地表實(shí)驗(yàn)室中，另一頭從冰洞向下延伸至2.5公里的深度。該天文臺(tái)耗資2.79億美元，是同類天文臺(tái)中最大的一座，它的使命是去搜尋可以穿透幾乎所有物質(zhì)的神秘亞原子微�！形⒆�。以下圖片將帶你了解冰立方的秘密。
科學(xué)家丹尼斯·杜林正在標(biāo)示一架粒子探測(cè)傳感器，它是冰立方中微子天文臺(tái)上的部分裝置，該天文臺(tái)于2010年12月份在南極建造完工。“冰的優(yōu)點(diǎn)在于你可以在設(shè)備上行走，”威斯康辛大學(xué)麥迪遜分校的物理學(xué)家弗蘭西斯·哈爾曾說，他是冰立方計(jì)劃的主要負(fù)責(zé)人，該計(jì)劃由美國(guó)國(guó)家科學(xué)基金會(huì)提供資助。
哈爾曾表示，因?yàn)樘綔y(cè)器會(huì)被凍在冰中間，因此科學(xué)家們可以將冰面上用于獲取數(shù)據(jù)的電子器件和計(jì)算機(jī)直接放置在探測(cè)器的頂部。如果探測(cè)器放在水中就很難進(jìn)行這樣的操作，在這種情形下，設(shè)備不但要做得更精巧些，而且還需要持續(xù)對(duì)抗深海中的險(xiǎn)惡環(huán)境。但對(duì)于冰立方，“我們所要做的就是建造傳感器，然后將其凍在冰層中，傳感器會(huì)一直運(yùn)裝。這樣就簡(jiǎn)單多了�！惫栐f。
南極日出
位于美國(guó)阿蒙森-斯科特南極站的冰立方天文臺(tái)在朝霞中迎接破曉，這里是科學(xué)家們處理冰下傳感器數(shù)據(jù)的地方。通過追蹤中微子，冰立方天文臺(tái)將會(huì)揭示隱藏在極端天文事件背后的物理學(xué)細(xì)節(jié)，同時(shí)發(fā)現(xiàn)暗物質(zhì)和暗能量存在的更多證據(jù)。中微子堪稱“天文信使”，它小到足以穿越大氣層卻不會(huì)被大多數(shù)自然力所破壞。中微子有可能攜帶了關(guān)于宇宙本質(zhì)的寶貴信息，但飄忽不定的中微子非常難以探測(cè)，科學(xué)家們需要利用冰立方天文臺(tái)這樣的巨型設(shè)備來捕捉它們的蹤跡。
深入冰層
在這張拍攝于2010年12月的照片中，一架冰立方傳感器正在被放入鉆好的冰洞中，這樣的冰洞共有86個(gè)。為了達(dá)到既定的冰層深度，科學(xué)家們?cè)O(shè)計(jì)并建造了增強(qiáng)型熱水鉆，這種設(shè)備可以在不到兩天的時(shí)間里穿透厚度超過兩公里的冰層。冰洞鉆好以后，研究人員再將86根電纜組成的冰立方探測(cè)器放入洞中，其中每束電纜都包含60個(gè)中微子傳感器。每束電纜還裝備了另外四個(gè)置于冰面的傳感器，這些傳感器組合在一起形成了一個(gè)冰立方陣列。探測(cè)器和陣列共同構(gòu)成了冰立方天文臺(tái)的主體部分。
測(cè)試設(shè)備
冰立方建設(shè)小組的成員在測(cè)試傳感器（圖左部分顯露），另一位科學(xué)家正在將一個(gè)單獨(dú)的傳感器掛在電纜上。天文臺(tái)區(qū)別于兩個(gè)輔助探測(cè)器的主探測(cè)器被安置在體積為一平方公里的冰層中，而南極是唯一能找到如此巨大冰塊的地方。美國(guó)國(guó)家科學(xué)基金會(huì)表示，天文臺(tái)的規(guī)模越大就越靈敏，因?yàn)槊娣e的增加意味著中微子和水核的碰撞就越有可能被觀測(cè)到。
等待安裝的傳感器
冰立方傳感器即數(shù)字光學(xué)組件被放置在天文臺(tái)中的部署架上。這種傳感器會(huì)獲取并存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，同時(shí)將信息傳回冰面的冰立方實(shí)驗(yàn)室。因?yàn)閭鞲衅鞅粌鼋Y(jié)在冰層中，研究小組無法接近，因此電子故障檢修和軟件更新必須得遙控進(jìn)行。
冰立方增強(qiáng)型熱水鉆的鉆頭從冰層中顯露出來。鉆出一個(gè)冰洞需要耗費(fèi)18170升的汽油，并融化掉757立方米的冰塊。
科學(xué)家們正在幫助拖動(dòng)電纜，電纜會(huì)將冰層中的傳感器連接到冰立方實(shí)驗(yàn)室的服務(wù)器上。為了構(gòu)建天文臺(tái)，所有的人員以及設(shè)備都是利用配備有滑雪裝置的貨運(yùn)飛機(jī)從1300公里之外的麥克默多基地空運(yùn)到這里的。
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