南極“冰立方天文臺”取得了對神秘中微子探索的進展，中微子是人類的“陌生朋友”，它們每時每刻穿越了人的身體和前方的一切物體，人們卻渾然不知，中微子行進的路途或近或遠，從最遙遠太空的“天涯海角”到太陽中微子源。地球是人類安生立命的家園，數(shù)以億萬計的中微子不間斷地轟擊地球，它們只是無聲無息地穿越或“飄過”地球，地面的房屋、動植物和人類都遭受了中微子的洗禮或沐浴。

在十分罕見的情形下，中微子和其它物質(zhì)粒子發(fā)生了微弱的相互作用，而巨大的“南極冰立方”實驗室可以檢測中微子的活動蹤跡，中微子和冰立方內(nèi)的原子可能發(fā)生碰撞，而冰立方探測器通過網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)可能記錄中微子和冰原子相互碰撞的信息。尼爾斯·波爾研究所的研究人員在南極冰立方實驗室檢測到了中微子，計算了中微子的物理參數(shù)，對中微子的奇異性獲得了更多的認識，《物理學(xué)評論D》雜志發(fā)布了科學(xué)團隊的成果。

中微子是自然界中最豐富的物質(zhì)粒子之一，它們的數(shù)量遠遠超過了宇宙中整個原子的數(shù)量，人們對“遠在天邊，近在眼前”的中微子了解得不多，缺少合適而有效的檢測手段。從“開天辟地”的宇宙大爆炸中產(chǎn)生了中微子，它們或者隨宇宙的誕生而形成，或者隨太陽內(nèi)的核聚變反應(yīng)和超新星爆炸的方式而產(chǎn)生。科學(xué)家將中微子稱為“幽靈粒子”，主要是因為它們很少與其它的物質(zhì)粒子發(fā)生作用，中微子在太空的穿行幾乎不受阻擋，一路前行。

南極冰立方實驗室匯聚了全世界44個研究機構(gòu)和12個國家的科研人員，科學(xué)家在“科學(xué)好聲音”的國際舞臺享受了科學(xué)探索的興趣，發(fā)現(xiàn)了神秘的粒子和粒子的神秘。冰立方實驗室實際上是一個超大型的粒子探測器，埋藏在南極大陸很深的冰層，冰立方的探測器連接了86根電纜，每根電纜串接了86個數(shù)字化的光模塊，它們是極為靈敏的光感器，每根電纜植入到了冰層的空洞。

工程技術(shù)人員用熱水鉆頭開鑿了24公里長的冰洞，光感器被植入到冰層以下的深部區(qū)域，最淺的位置在冰層以下1、5公里，最深的位置在冰層以下2、5公里。探測器連成網(wǎng)后形成了巨大的南極冰立方體。中微子和其它物質(zhì)粒子的作用強度極其微弱，中微子和冰原子的相互碰撞十分罕見，當罕見的碰撞發(fā)生時，從中產(chǎn)生了帶電粒子，極其敏感的數(shù)字光模塊能夠探測到帶電粒子的微弱輻射。

哥本哈根大學(xué)尼爾斯·波爾研究所的助理教授、南極冰立方項目的負責人詹森·科斯基寧解釋說，科學(xué)團隊在冰立方項目的合作研究中記錄了35個中微子，它們很有可能來源于遙遠的太空區(qū)域，記錄的這些中微子帶有非常高的能量，在太空長距離的旅行中似乎沒有產(chǎn)生相互的作用，遙遠的“太空來客”攜帶了最遙遠宇宙區(qū)域的信息。除了罕見的宇宙中微子，科學(xué)團隊還捕獲了地球大氣層的中微子，對中微子的物理屬性有了更多的了解。

諸如質(zhì)子一類的高能粒子在十分劇烈的物理事件中產(chǎn)生，在超新星暴和活躍類星體、宇宙射線和地球大氣層的碰撞事件中激發(fā)出了中微子，它們不費“吹灰之力”地穿越地球，在地球北極出現(xiàn)的中微子直接地穿過地球，極少量的中微子和南極冰立方內(nèi)的冰原子發(fā)生了碰撞，而光感器能夠記錄這類碰撞事件。長期以來，科學(xué)家傾向于認為，中微子“輕如鴻毛”，不帶有一丁點的質(zhì)量，但科學(xué)家現(xiàn)在改變了看法，他們相信中微子帶有一點點的質(zhì)量。

中微子有三種類型，它們分別是電子中微子、繆子中微子和陶子中微子，每個中微子含有一丁點的特定質(zhì)量，它們的質(zhì)量不到電子的百萬分之一。從北極大氣層主要產(chǎn)生了繆子中微子，它們輕松地穿越了地球直徑1、3萬公里的距離，繆子中微子經(jīng)歷著量子漲落，從一種形態(tài)變成了另一種形態(tài)的陶子中微子。研究人員在地球另一端的南極冰立方實驗室確立了作為探測對象的陶子中微子?？茖W(xué)團隊在更為細節(jié)的程度上探測了中微子的形態(tài)變化，了解了它們的物理性質(zhì)。

尼爾斯·波爾研究所的科學(xué)團隊在南極冰立方實驗室對地球大氣層的中微子進行了三年多的探測活動，分析了5200次由大氣層中微子和冰立方的冰原子發(fā)生的碰撞事件?？蒲袌F隊證實了中微子的量子漲落現(xiàn)象，在高能水平上計算了中微子的振蕩幅度，科研團隊僅檢測了繆子中微子，他們對北極大氣層的中微子數(shù)量和穿越了地球的中微子數(shù)量進行了對比。南極冰立方實驗室記錄了少量的中微子，繆子中微子通過量子漲落變成了陶子中微子。

研究人員從中微子的形態(tài)變化中接收了陶子中微子的信號，模擬計算的結(jié)果顯示，20%的中微子在穿越地球時經(jīng)歷了量子漲落，從繆子中微子轉(zhuǎn)變?yōu)樘兆又形⒆?。中微子是宇宙的信使，很多有關(guān)中微子的疑問有待未來的解答。奇特性的中微子在宇宙中無孔不入、無處不在，但人們對中微子屬性的了解十分有限，有些中微子來自于遙遠的太空，在對中微子屬性探測和認識的基礎(chǔ)上，科學(xué)家建立了一門新的學(xué)科——中微子天文學(xué)，從中微子物理學(xué)的角度對宇宙的結(jié)構(gòu)和演化進行探索和認識。

（編譯：2015-4-20）