超級神岡探測器比起其它中微子探測器設計精妙在哪?

時間 2021-05-30 02:16:51

1樓:

超級神岡設計目的是探測質子衰變的吧。沒聽說過其他什麼有名的實驗測這個的。

話說,質子壽命在理論上可以認為是無限長的,物理學家似乎對於質子壽命也不太有興趣,而這個實驗也沒能推翻這一結論。所以,日本人花了很大精力去證實了乙個學界不太有興趣的理論是對的,我只能說真的很符合日本人做事認真、較真的性格。

中微子應該是超級神岡的次要目的,如果說專為中微子而做的實驗設計,我覺得它的精巧程度不如中國的大亞灣中微子實驗。

2樓:風島文

@蘭姆 的答案已經足夠好了,容我稍微跑一下題,補充一些別的東西。關於為什麼說「也要考慮到歷史的行程」問題。

其實神岡實驗不僅僅是自身設計上的優秀,能同時佔到地利人和這兩條,並不如大家想像中那麼困難。

然而神岡在某種意義上佔到了天時。

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神岡最初設計的科學目標是探測質子衰變,這注定會成為乙個悲劇的實驗目標。(當然迄今為止仍然沒有乙個實驗能夠探測到質子衰變,或者可能到人類文明滅絕的那天也觀測不到wwwwww)實驗設施從2023年開始建設,於第二年建成。如蘭姆所言,KamiokaNDE擊敗了美國同行的專案,然而這個擊敗,卻是在「質子衰變探測器」這個專案上擊敗了對手,而它日後的成功,卻又和質子衰變毫無關係。

後來,小柴決定把設施用於太陽中微子的觀測。為了達到中微子測量需要的低本底要求,開始了對淨水系統,電子學系統的全面公升級,包括增建了乙個起遮蔽作用的outer detector,公升級後的設施取名為Kamiokande-II,於2023年完工

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然而接下來的兩年,從1985到1986,Kamiokande-II都一直被雜訊困擾,由於它的存在,trigger會頻繁地探測到衰變的事例,整個資料裡到處都充斥著惱人的本底。一直到2023年年年初,水淨化系統才終於把這些討厭本底清除掉,世界終於安靜了下來。公升級後的神岡實驗終於開始了它的試執行,進入採集資料環節,等待著在未來為解決「太陽中微子之謎」做出一點貢獻。

[1]2023年2月23日,超新星1987A爆發。這是自1604以後,三百多年以來以來觀測到的最為明亮的一顆超新星。

人吶就不知道,自己不可以預料。

處於試執行狀態的神岡實驗最終意外記錄下了11個中微子事例,居全部三個探測器之首。(IMB 8個,Baksan 5個,不要吐槽,真的已經非常多了)1987A距離僅為16萬光年,視星等2.9等,即便如此也只記錄到聊聊十數個事例,然而這樣的觀測機會,平均也要200年,才能有幸碰上一次。

而且1987A在南半球天球上,這意味著大半個地球成為了Kamiokande-II天然的遮蔽層

這次幸運的測量,通過這一點微小的流量,驗證了關於超新星模型當中中微子帶走絕大部分能量的結論。啟發了「超新星早期預警系統」的理念(超新星中微子早於可見光到達地球),然而我們都知道,這樣的超新星爆發是可遇不可求的。被幸運女神眷顧的超新星中微子觀測,在未來漫長的歲月裡,都會只有這一段傳說。

當然,後來的Kamiokande-II公升級為Super-Kamiokande,繼續完美地履行了它的使命,完成了中微子振盪的測量,再到摘下諾貝爾獎章,歲月靜好。

然而,倘若當初,沒有在那命運一刻到來的幾周之前,解決掉淨水系統和本底的問題,從而錯過了這塊意外的甜點的話。今天的小柴,會不會悵然若失呢?

[1]Physics and Astrophysics of Neutrinos. Tokyo: Springer Japan, 1994. 406-408.

[2]"博文." 科學網—科學發現也靠運氣. Accessed October 9, 2015.

PS:邢志峰是民科,邢志忠老師可不是哦。別弄混了。

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