物理学家首次借中微子给地球“称重”

物理学家首次借中微子给地球“称重”

科技日报记者 刘霞

科学家使用中微子来测量地球的质量和各层的密度。图片来源:英国《科学新闻》双周刊网站

据英国《科学新闻》双周刊网站5日报道,中微子是可以直接穿越整个地球的亚原子粒子。小身材也拥有大能量。现在,物理学家首次借助中微子测量了地球的质量,并对地球内部的情况进行了探测,研究了从地壳和地核密度的变化。

来自西班牙微粒子研究所的三位物理学家在11月5日出版的《自然·物理学》杂志报告称,通常情况下,科学家通过量化地球的引力以及研究穿透地球的地震波来确定地球的质量和密度。而现在,他们仅利用中微子,对地球属性进行了完全独立的测试。而且,他们利用南极“冰立方”(IceCube)中微子天文台提供的数据,得到的新结果与传统测量得到的结果相吻合。

在最新测量中,研究人员对高能中微子进行了详细观测。高能中微子由来自太空的质子和其他高能粒子撞击地球大气层时产生,其可以穿过整个地球,但有时也会粉碎成原子核而被吸收,高能中微子在行进途中停留的频率会揭示它们所穿过物体的密度。

从不同角度到达“冰立方”探测器的中微子会展示地球不同层的情况。例如,来自北极的中微子在到达南极之前会穿过地壳、地幔和地核;但从另一个角度到达探测器的中微子可能只穿过地壳。通过测量不同角度中微子的数量,研究团队推断出地球不同部分的密度,最终得出了地球的“体重”。

尽管最新方法并未获得有关地球的任何新发现。但研究人员指出,这一方法有望帮助科学家厘清是否地球的所有质量都来自普通物质。也许一些质量要归因于某些会避开中微子的物质——比如暗物质。科学家认为,暗物质必须存在,才可以解释他们在测量其他星系时观察到的质量缺失。如此,中微子可以帮助物理学家确定地球上是否存在这样的暗物质。