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NIPPONIA第23期2002年12月15日发行
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专辑★
在地下千米深处探究宇宙的生成
「Super-Kamiokande」与「KamLAND」

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在Super-Kamiokande内部设置着一万多只光电子增倍管。
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宇宙是否有末日?对于这个问题,只要证实质子是有寿命的,即质子是会裂变的,那么,我们就能够回答说“宇宙是有末日的”。质子裂变会产生出一种辐射能,而东京大学宇宙射线研究所于1996年建成的「Super-Kamiokande」(即神冈质子裂变实验设施),就是检测这种辐射能的装置。
岐阜县的神冈矿山曾一直是锌矿产地,直到2001年闭矿。「Super-Kamiokande」就座落在神冈矿山的地下一千米深处。那里的地下岩磐被挖成一个直径40米、高42米的圆柱形空间,并被注入纯度极高的水,然后,再在里面放置一个同样注入了纯水的直径稍小于40米的圆筒状容器。容器的内壁上紧紧地排列着一万多只光检测器,它们对水分子中质子裂变产生的辐射能的光(即「切连可夫」光)进行捕捉。整个检测装置的建设投资约为100亿日元。在地面环境中,被称为宇宙射线的辐射能会对实验产生噪波,而离地面越深,这种噪波就越少。
「Super-Kamiokande」的前身—「Kamiokande」(直径比「Super-Kamiokande」稍小一点的检测装置)曾在1987年时偶然观测到由于新的星体裂变而产生的名为中微子的基本粒子。比「Kamiokande」更为先进的「Super-Kamiokande」,除了检测质子裂变以外,它还用于尚处在种种迷团之中的中微子的研究。
1998年,「Super-Kamiokande」观测到了中微子,并证实了这种基本粒子是具有质量的,这是物理学历史上划时代的新发现,因为很长时期以来,中微子一直被认为是没有质量的。对宇宙中微子的测出作出重大贡献的东京大学名誉教授小柴昌俊(76岁)在2002年10月荣获诺贝尔物理学奖。「Super-Kamiokande」的名字也顿时为世界所知。
同时,东北大学的中微子科学研究中心于1998年开始在「Kamiokande」的原址上建设专门用于中微子检测的装置,这就是「KamLAND」(即神冈液体闪烁器反中微子检测装置)。
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直径约50公分的光电子增倍管用于对因质子裂变而产生的微光的检测。
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「KamLAND」的结构基本上与「Kamiokande」相同,只是周边长度比「Kamiokande」稍小,建设投资为20亿日元。并且,在「KamLAND」,圆筒状容器中放入的是油,并在油中浮置注入了别种油的巨大的透明树脂球。中微子等辐射能一旦出现,透明球中的油就会发光,这种光远比水中发出的光来得明亮,也容易被检测器捕捉,据说其检测感应度是「Super-Kamiokande」的50至100倍。
「KamLAND」从2002年春开始收集有关数据。它根据对来自周边原子能发电站原子堆的中微子的观测来计算出其精密质量。这些研究成果将为中微子物理学的发展作出更大的贡献。NIPONIA
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