性能增強的南極冰下中微子探測器
據(jù)美國物理學家的研究發(fā)現(xiàn),目前在南極的冰立方中微子天文臺, 靈敏度可以通過在包含探測器的冰孔上添加光學材料實現(xiàn)增強。
在1立方公里體積的冰中,冰立方天文臺由86電纜組成,每根電纜每長達2.5公里,電纜懸在冰層垂直鉆出的孔內。每個電纜包含光電倍增管,能夠記錄次級粒子所產生的數(shù)十切倫科夫輻射,這種粒子是由射入的中微子與冰中的原子核碰撞產生的。 上圖所示,是一個冰立方探測器,物理學家希望用光學材料涂覆這個設備以提高其性能 2013年,制作的冰立方是第一次能夠實現(xiàn)來自宇宙各處中微子的檢測設備,物理學家們現(xiàn)如今正考慮探測器的升級。在研究論文的最初版本中,紐約哥倫比亞大學的Imre Bartos, Zsuzsa Marka和Szabolcs Marka描述了如何填充部分的鉆孔,并且利用理想的光學性能材料實現(xiàn)冰塊檢測效率的增強。 增加的折射率 他們首先研究了利用比冰塊折射率更高的材料測試每個光電倍增管探測器的探測周圍環(huán)境的效果,其想法是折射率的變化會把光聚焦到光電倍增管上。研究發(fā)現(xiàn),在材料的折射指數(shù)每增加0.1%,光電倍增管可以實現(xiàn)光通量增加10%。 他們還觀測了材料在冰孔的充填部位對其影響,結果是不同部位能夠將切倫科夫射線的波長從紫外線轉換到可見光波長,而后者更容易使用光電倍增管探測到。他們的計算表明,利用這種波長移位器來填充大部分的鉆孔,但不是馬上包裹每個探測器的區(qū)域,這種方法能夠顯著提高探測器的靈敏度。 然而,該小組確實指出了實施該計劃所必須克服的若干挑戰(zhàn)。這些包括處理光學材料的自然放射性和冷凍對光學性質的影響等因素。 文章來源:http://physicsworld.com/cws/article/news/2017/jul/03/infused-antarctic-ice-could-boost-neutrino-detection |