超級神岡中微子天文臺可以探測與中微子有關的各種現(xiàn)象,包括我們銀河系中的超新星爆炸。它通常裝滿純凈水,但最近已收到一劑稀土元素g。這將使天文臺也能夠看到更遙遠星系中的超新星爆炸。
在日本中部飛ida市附近的地下1公里處埋藏著一個巨大的圓柱體,高40米,充滿了5000萬升水。這是Super-Kamiokande中微子觀測站,自1996年以來,它一直在觀測來自太陽,太陽系外,地球和人工來源的中微子,亞原子粒子。它使用高度敏感的光學傳感器檢測這些微粒,該傳感器記錄中微子與水分子相互作用時發(fā)生的微小閃光。
由于中微子事件很難記錄,因此傳感器必須非常敏感。中微子的質(zhì)量很小,以至于它們大多通過普通物質(zhì),就好像它不在那兒一樣,很少相互作用。通過在地下深處建立天文臺,它可以阻止其他種類的粒子和輻射,但允許中微子進入室內(nèi),就像過濾器一樣。閃光燈的特定特征告訴研究人員它們剛剛檢測到的中微子的種類,因為與產(chǎn)生它們的各種現(xiàn)象有關的類型有幾種。
研究人員熱衷于觀察反電子中微子,因為它們可以告訴我們有關宇宙的驚人數(shù)量的事情。盡管以前在我們自己的銀河系中發(fā)現(xiàn)過超新星,但它們很少發(fā)生,相隔數(shù)十年。因此,研究人員將目光投向了數(shù)十億年前發(fā)生在遙遠星系中的超新星,但有一個陷阱。
來自這些遙遠超新星的中微子信號非常微弱,很難與背景噪聲區(qū)分開。表示超新星事件的信號閃爍需要增強以幫助研究人員提取信號。解決方案是向水中添加一種雜質(zhì),該雜質(zhì)會響應由反電子中微子相互作用引起的中子而產(chǎn)生明亮的閃光,但不會影響Super-Kamiokande的觀測結果。
研究人員已經(jīng)混合了好幾噸的稀土類元素釓到否則純凈水。d與某些中微子相互作用產(chǎn)生的中子相互作用,并發(fā)出易于檢測的伽馬射線閃光。這些閃爍現(xiàn)象會間接告知研究人員引起它們的中微子。最初,添加了13噸of化合物,giving濃度約為0.01%。研究人員將增加這一水平,以進一步提高對中微子事件的敏感性。
負責這個項目的中hat正幸教授說:“ With濃度為0.01%時,超級神岡應該以50%的效率檢測中微子碰撞中的中子。” “我們計劃在幾年內(nèi)增加濃度以提高效率。我希望我們可以在幾年內(nèi)觀察到來自古代超新星的中微子。”