地下探测器将有助于研究中微子和黑洞

探测器项目

到2022年，美国科学家计划推出一种新的中微子探测器-地下深层中微子实验（DUNE）。它将位于南达科他州前霍姆斯特克金矿的地下。物理学家将使用这种探测器来研究中微子的性质-中性星由恒星坍塌成黑洞时人工产生和发射的。

1960年代，天体物理学家雷蒙德·戴维斯（Raymond Davis）已经在矿山中建立了一个实验室，用于观测太阳中微子。即将推出的检测器将更加强大。直径约12 m的容器中的几千吨液态氩将与飞过它的中微子相互作用。

基本上，这些都是国家加速器实验室发射的以Enrico Fermi，也称为Fermilab。它距离未来的DUNE探测器1300公里。但是计划将部分时间用于研究宇宙中微子。

尽管理论家们长期以来一直在计算黑洞应如何形成，但没人能观察到这一过程。众所周知，质量超过八个太阳的恒星坍缩后会形成黑洞。但是这到底是怎么发生的呢？恒星在什么时候变成黑洞？星星多久变成黑洞一次？相反，爆炸可能会终止于中子星的形成。

众所周知，在恒星坍塌的瞬间，必须产生强大的中微子通量，它能够在重力达到临界值之前离开撞机部位。之后，没有任何东西可以逃离黑洞的边界。结果，中微子通量中突然爆发的强大爆发模式应固定在探测器上。这应该是新的黑洞诞生的烙印。

中微子探测器记录的唯一超新星爆炸发生在1987年。不幸的是，关于爆炸的数据还不够，因此不知道发生了什么—形成了黑洞还是中子星。如果此类事件距离我们不远，根据项目代表马克·汤普森（Mark Thompson）的说法，DUNE探测器将能够探测多达10,000个中微子。

中微子有三种类型，每种中微子都有一个反粒子-它们是电子的，中子的和tau中微子。现有的中微子探测器能够探测电子反中微子。杜克大学物理学教授凯特·斯科尔伯格解释说，未来的DUNE将是唯一能够通过使用氩气捕获电子中微子的。

当然，越多的探测器探测到超新星爆炸，我们就越了解这个惊人的过程。在中国，科学家现在正在研究JUNO探测器，在日本，他们计划制造大型Hyper-K探测器，在俄罗斯，他们正在逐渐提高Dubna深海中微子望远镜的功率。如果所有这些设备都能赶上相对较短的崩溃的后果，那将是科学家们的庆祝活动。

另外，新的探测器可能会回答有关中微子本身性质的问题。在它的帮助下，将有可能研究它们的振荡，并可能回答它们是否为马约拉纳费米子（也就是它们自己的反粒子）的问题。

Source: https://habr.com/ru/post/zh-CN384145/