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利用中微子研究地球结构


http://www.sina.com.cn 2006年07月18日14:30 新浪科技

  诺贝尔物理奖获得者,哈佛大学的格拉肖和费米高能加速器实验室主任威尔逊等人支持一个用全新方法研究地球结构 的"创见计划"。

  所谓"创见计划"就是用中微子进行地质勘探,即用高度准直的脉冲高能中微子束,使深度地下产生噪声,通过地震 噪声分析来获得地球的结构,资源的信息。这是一项理论与应用的综合研究项目。

  一般说来,中微子和原子核很少反应,因此我们根本觉察不出来。不过,中微子的能量越高,它与通常物质的相互作 用的几率就越大,这也是上述创见计划的关键问题所在。要制造这样高能量的中微子的加速器,即需要10至20垓电子伏( 一垓为1012),才能引起足够的中微子与物质发生反应。我们称这个能量范围是中微子的反应阈值。

  若以10垓电子伏中微子与地球物质相互作用,要使中微子有50%与地球的物质相碰,那中微子就必须要在地球飞 行5000英里的距巨离。另外,中微子与物质相互作用的几率也是随着物质的不同而异的。一束很强的中微子束流可获得物 质内部的结构花样。很像用X射线层析摄影显示出人体的结构一样。

  用质子撞击靶核产生介子,再将介子准直好,当介子衰变时,即放出中微子。假设加速器储存的能量很迅速的释放出 来,就能产生十分强的定向中微子脉冲流。将中微子束流引向我们感兴趣的地质深度某位置,在那里就产生了

地震噪声。这种 噪声可用通常的地震技术探测到。这一探测系统需要有数公里长的准直系统。当前明显的问题是如何将中微子所引起的地震噪 声与平常地球发生出连续不断的地震本底的隆隆声区分开。格拉肖将中微子压缩成非常暂短的突发性束流,如每次突发百万分 之-秒,并以精确的时间间隔来重复它,这样所得到的特殊信号就有了标记。这样,即使本底的噪音比有用的讯号大,也可将 有用的讯号鉴别出来。

  用这种新的方法来探测地球、勘查油、气、重要矿层确实是一个富有想象力的计划,很值得探讨和注意。(编自德青 译文,英《卫报》1983.8.18)


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