冰立方尋找中微子

你當然見過望遠鏡，嗯，沒錯，或許你還用天文望遠鏡觀測天體。是啊，那都是非常棒的體驗。不過。如果給你一個機會，踏上南極冰原，深入冰層深處，使用一種特殊的天文望遠鏡，你會躍躍欲試嗎?

南極的冰面下

天文望遠鏡用來觀測天體運行，揭示宇宙奧秘，通常在能見度好、大氣污染輕、環境干擾少的地區都可以建造并運行，講究一點的，會選擇在高原一類地區建造大型天文望遠鏡，以便獲得更好的觀測條件。可是，沒聽說過非得在南極造天文望遠鏡的呀!

別懷疑，這不是假新聞。實際上，從2006年起，來自8個國家的科學家們就在南極大陸上忙活開了。他們選擇的是美國的阿蒙森·斯科特南極科考站附近的一處冰原，這里面積廣大，地勢平坦。如果你去了那里，你會有一個奇怪的發現：冰面上并沒有天文望遠鏡的蹤影啊!

難道科學家們忙活了好幾年，啥都沒建成?不不，2010年，這座望遠鏡就完全建成了，只不過，它位于距離地面2500米的冰層中!

尋找中微子

真邪門，哪有把望遠鏡安裝到冰層下的?這么做究竟是為了什么呢?這都是因為，這座名叫“冰立方”的望遠鏡，是用來尋找觀測中微子的。

什么是中微子呢?

原來，在宇宙中有一種看不見摸不著的微小粒子，這就是中微子。科學家推測，在宇宙誕生的大爆炸等劇烈活動中，產生了中微子，也有可能，黑洞等質量極大的天體也會拋射出中微子。中微子是目前人類已知的最“堅決”的粒子，它們不知疲倦地在宇宙中沿著既定線路高速運行，沒有任何東西能改變它們的行進方向，而遇到任何膽敢“阻撓”自己前進的物體，它們也會非常輕松地穿過去，簡直就是無視所有物質!

中微子很牛吧?也因為這樣，中微子很難被觀測和捕捉到。但科學家還必須要研究它們，這可不是因為科學家吃飽了撐的沒事干，而是因為，中微子可能誕生于宇宙形成之初，是名副其實的“老資歷物質”，通過研究它們，可以解答很多宇宙的謎團。

并不陌生的中微子

有些同學可能覺得中微子這種東西好像有點熟悉，沒錯，在災難大片《2012》中，正是由于中微子爆發，引起了地球內部的變化，導致整個地殼升溫，板塊劇烈變動，最終導致毀滅性的地震和火山噴發。中微子真的對地球有這么大危害嗎?其實，中微子能夠給地球持續“加熱”，甚至“引爆”地球，這種可能性是非常小的。因為中微子會穿透地球，并不會“撞擊”到地核后釋放能量，所以對地核的影響并不是很大。

中微子很難找

好了，我們已經大概了解了冰立方望遠鏡的使命，可是，觀測中微子卻沒那么容易。因為，中微子的速度太快，而且不被任何東西阻擋，所以想直接觀測到非常困難。不過，科學家發現，當中微子與其他物質的原子相遇時，瞬間的撞擊會產生一種叫μ的粒子，同時發出一種極其微弱的藍光。這樣一來，觀測中微子就有了可能!

可是，宇宙中的粒子成千上萬，如果將天文望遠鏡對準天空，就會同時觀測到數不清的微粒子，中微子與原子撞擊產生μ粒子的藍光又過于微弱，根本突出不了。要是能把其他粒子都過濾掉就好啦……嗯，這并不是什么奢望，別忘了，只有中微子可以穿透一切物體，那么，地球這個巨大的物體不就是個天然的過濾屏障嗎?

用地球龐大的身軀將中微子以外的其他粒子阻擋下來，只有中微子穿透地球，科學家只要將觀測裝置朝向地下，不就能接收到從地球的那一面穿透而來的中微子了嗎?

真是好主意，這是哪個聰明的腦袋瓜兒想出來的呀!

為什么選南極

觀測中微子的方法已經搞定了，可是，地球這么大，理論上講，任何地點朝下觀測，都可以接收到來自地球另一面的中微子，那為什么非要在天寒地凍的南極冰層下呢?

首先，南極地區人煙稀少，可以最大程度地減少人為因素的干擾。而且，南極冰層的純度非常高，很多都是億萬年積累形成的遠古冰體，遠遠不是咱們冰箱里凍出的冰塊所能比擬的，這樣的冰層，透明度極高，可以讓觀測儀器更敏銳地發現中微子與原子撞擊產生的μ粒子藍光。對了，還有一點很關鍵，中微子望遠鏡需要建造在地面之下很深的地方，這樣能夠避免中微子剛穿透過來，就又和地球這一面的各種粒子混在一起，產生新的干擾。

如何，你是不是已經覺得一股涼意襲來了?嗯，穿好厚厚的羽絨服，登上暖和的保暖靴，咱們這就去南極的冰下，看個究竟!

冰立方的真面目

和你所熟悉的天文望遠鏡不同，冰立方沒有一個大炮似的鏡筒，實際上，它的模樣古怪到了極點，簡單來說，就是由86個在冰面上鉆探的深洞組成的“陣列”。

每一個冰洞都深達2500米左右，為了鉆探這些冰洞，科學家使用了一種熱水鉆，這種鉆頭一面融化冰層，一面向下鉆探，順利的話，一天時間就可以穿透2000米左右的冰層。冰洞鉆好后，每一個洞里都會放入一束粗粗的電纜，每個電纜中包含有60個中微子傳感器。這些傳感器就是冰立方天文望遠鏡的“鏡頭”，它們可以在冰層深處敏銳地感應中微子的動靜，捕捉那幽微難測的神秘藍光。

所有這些電纜垂直深入冰層以下，整個望遠鏡就像一個鑲嵌入冰下的巨大的立方體，冰立方的名號就是由此而來啦!

未來值得期待

冰立方已經建成，并且，在它的建造過程中，科學家就已經啟用了一部分傳感器，開始收集觀測信息。在未來，冰立方不僅僅會被用來觀測中微子，通過對中微子的觀測，還能夠間接推測地核的狀態(中微子畢竟是穿透過地核的家伙)，而中微子到底從何而來，也可能會有確定的答案哦。科學家已經打了包票，冰立方肯定會為人類解開更多宇宙發展變化的謎團，請大家拭目以待嘍!

南極望遠鏡如何應對低溫難題

南極被譽為是地球上最寒冷的地方，卻又是現在地球上觀測天文最好的地方。不過，在南極架設望遠鏡不是那么容易的事，因為南極空氣干冷，普通玻璃鏡頭在這種溫度下會發生嚴重變形，所以在南極的天文望遠鏡鏡頭必須配置低膨脹系數的鏡頭。可以防止因低溫而發生的變形。另外，低溫還會帶來鏡頭結霜的問題，所以在望遠鏡上還要裝備自動導熱系統，防止鏡頭結霜。