KM3NeT 中微子海镜成形
弦论：KM3NeT中微子海镜
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一群欧洲的科学家在地中海海底建造了一个巨大的中微子探测器 ， 此探测器已经把它将要进行的科学研究公之于众了 。 立方千米中微子望远镜将会利用很多辐射探测器排列成一个3D网络 ， 当中微子偶尔与周围的海水干涉时 ， 它就可以测量由于干涉发射出的光 。 上周 ， 这些细节在“意向书”中呈现出来 ， “意向书”被发表于物理学学报G辑：核与粒子物理学 。 这个科学家团队表示 ， 检测到的中微子的能量和方向会用于天文学研究 ， 将会提高我们对中微子本身的认知 。
【图解：大麦哲伦星系的超新星爆炸1987A发射出10^58个中微子 。 其中仅有25个在地球上被探测到 ， 包括日本神冈探测器的12个（2002年诺贝尔物理奖） ， 美国厄文－密歇根－布鲁克海汶（IMB）探测器的8个 ， 俄罗斯巴克三（Baksan）探测器的5个 。 图源：ESA/Hubble&NASA】
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【KM3NeT 中微子海镜成形】最初在2004年计划时 ， 此望远镜只被设计在了一个单独的地方 ， 但这项工程的成员国提出了反对意见 ， 他们把设施的提供推迟了好几年 。 新的计划表明 ， 望远镜的建造地点变成了两个不同的地点 ， 且最终可能成为三个 。 望远镜本来是要在2014年启用 ， 用来记录位于南极的美国冰立方中微子天文台传回的数据 ， 但它最早会在2020年才会完全投入使用 。
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望远镜
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新的计划把KM3NeT划分成了几个建筑模块 ， 每一个建筑模块都由115根线缆组成 ， 沿着这些线缆 ， 是18个光学模块 ， 每个光学模块都是由31个光电倍增管制成的 。 其中两个建筑模块将会安装到水下大约3.5km的位置 ， 有些会安装到西西里岛东南处100km的位置 。 研究者希望能利用它们来证实2013年冰立方中微子天文台源于深空的发现 ， 他们还想由此确定这些中微子的起源 。 根据KM3NeT的发言人MaartendeJong（他来自莱顿大学和位于阿姆斯特丹的国家核物理和高能物理研究所）的讲话 ， 在上线一年后 ， 意大利的设备应该比南极天文台的更加灵敏 。 “中微子和普通物质之间只有极其微弱的相互作用 ， 这事有好有坏 ， ”MaartendeJong说 ， “这使监测它们变得出了名的难 ， 这也是为什么你需要一个巨大的探测器 。 ”
(图解：难以掌握KM3NET探测器体积的大小 。 整个仪器在立方公里范围的海洋中 ， 而光学模块的尺寸仅为30厘米左右图源：www.km3net.org）
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同时 ， 第三个建筑模块将会安装在法国南部的港市土伦 ， 离海岸约40km ， 很接近KM3NeT的先驱 ， 天蝎座α中微子望远镜（一个12根线缆的阵列 ， 位于法国海岸） ， 这样建造的主要原因是要研究中微子“味”的质量特征态 ， 它在我们理解物质/反物质的不对称性上非常重要 。 MaartendeJong说 ， 想到这个建筑模块已经按计划建成 ， KM3NeT也应该在2023年就显示出它的层次了 。
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（图解：中微子的三个质量特征态ν1 ， ν2 ， ν3和三个“味”特征态νe ， νμ ， ντ混合 。 每个质量特征态都是由不同比例的三味特征态组成）
逐步建立
截至目前 ， KM3NeT团队已经收到了0.31亿欧元 ， 以便于自身发展以及测试探测技术 ， 另外 ， 他们还要在明年年底之前安装31根线缆——第一根线缆已经在2015年12月安装完成 。 MaartendeJong说 ， 后来的0.95亿欧元用来帮助完成建造三个建筑模块 ， 它们很大可能都是欧盟赞助的 ， 欧盟应当在今年年底启动保护机制 ， 并让这些建筑模块能按计划在2020年开始运行 。 他还说 ， 建成的天文台大小会翻倍 ， 但是 ， 因为它的一个探测器模块可以包含许多光电倍增管 。
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（图解：光学模块3D模型）
最后 ， MaartendeJong和同事们希望可以继续扩展KM3NeT ， 直到它包括了七个建筑模块 ， 其中可能有不止一个建筑模块会建造在希腊海岸 ， 他还认为 ， 这不仅是对希腊经济的一个刺激因素 ， 还能让望远镜变得更加灵敏 ， 以便能探测到银河系中存在的中微子源 。
冰立方主要的研究者 ， 威斯康星-麦迪逊大学的弗朗西斯-哈森说他自己是KM3NeT的超级大粉丝 ， 他还说 ， 有阶段性地建造中微子望远镜非常合理 。 如果这样做 ， 我们就可以根据望远镜的运转和科研结果来调整探测器的布局 。
这篇论文被发表在了物理学学报G辑：核与粒子物理学上 。
埃德温·卡特利奇是一位罗马的科学作家 。
作者:EdwinCartlidge
FY:DX90E2
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