千米地下寻找暗物质:或破解宇宙起源

展示的是工作人员正在LUX实验设施的顶部开展工作。
如果一切顺利的话,该项实验获得的结果或将帮助解答长期以来困扰人们的有关宇宙及其起源的谜团 据国外媒体报道,科学家们正计划在美国南达科他州一座废弃的金矿内开展暗物质的探测。
近期他们表示这项构思精妙的实验项目已经接近准备就绪,预计明年2月份便可以开
【千问解读】
这张照片拍摄于2012年7月31日,由斯坦福实验室提供。
展示的是工作人员正在LUX实验设施的顶部开展工作。
如果一切顺利的话,该项实验获得的结果或将帮助解答长期以来困扰人们的有关宇宙及其起源的谜团
据国外媒体报道,科学家们正计划在美国南达科他州一座废弃的金矿内开展暗物质的探测。
近期他们表示这项构思精妙的实验项目已经接近准备就绪,预计明年2月份便可以开始投入观测工作。
这项被认为是全世界迄今灵敏度最高的暗物质探测实验被安排在距离地表下方将近1英里的深处,位于一个灌满7万加仑(约合264立方米)水的水池之中。
这样做是为了最大限度的将可能造成干扰的宇宙射线粒子屏蔽在外,从而提升对潜在暗物质粒子的探测灵敏度。
科学家们周一表示,如果一切顺利的话,该项实验获得的结果或将帮助解答长期以来困扰人们的有关宇宙及其起源的谜团。
哈利·尼尔森(Harry Nelson)是美国加州大学生芭芭拉分校的一位物理学教授,同时也是这项被称作“大型地下氙实验”(LUX)的项目的首席科学家。
他说:“我们可能会有令人兴奋的发现。
我们所在的这一领域的一项残酷现实便是做什么都很贵,因此我们只能选择做那些我们认为是最为重要的实验。
”
此次进行的这项实验同样不便宜,其耗资高达1000万美元。
但是就和今年早些时候在瑞士的科学家们发现有“上帝粒子”之称的希格斯玻色子一样,发现暗物质粒子的消息同样将会震动整个科学界。
由于它们具有引力效应,科学家们得以知道暗物质的存在。
然而和传统意义上的物质或反物质不同,到目前为止人们还未能实际探测到它们。
整个宇宙中常规物质大约仅占到4%左右,暗物质则占了宇宙组成的大约25%。
宇宙中剩余的大部分空缺由暗能量填充,这是另外一个巨大的谜团。
在南达科他州开展的这项研究工作可以追溯到2003年,当时科学家们在这里的Homestake金矿开展的实验取得了很好的成果。
科学家们随后提出了需求,终于在今年7月份,在多年的经费筹措和谋划之后,LUX探测器被送进了这里的“斯坦福地下研究设施”,这一研究站位于地下4850英尺(约合1478米)深处。
这里是一个废弃的矿井,1876年淘金热时这里曾经是矿工们通行的巷道。
工作人员们花费两天时间才将这座电话亭般大小的探测器安放到位。
在这里,探测器被进一步和宇宙射线隔绝开来。
它被置入一个大型超洁净水池之中。
杰里米·莫克(Jeremy Mock)是加州大学戴维斯分校的一名研究生,他已经在LUX实验项目上工作超过5年时间。
他说:“建设的阶段已经接近尾声,现在开始进入调试阶段,这就意味着我们开始在地下对系统进行操作了。
”
这个地下储水池尺寸巨大,高20英尺(约合6.1米),直径25英尺(约合7.6米)。
将精密的探测器缓缓的降至水池底部的过程花费了整整两个月的时间。
科学家们目前正在努力完成最后的管路铺设工作,以便让探测器中的氙保持尽可能高的纯度。
在探测器内部充满了液态的和气态的氙,这些氙会被不断地进行循环,并通过一台净化器进行净化,非常像病人进行血液透析治疗的过程。
科学家们这样做是为了尽最大可能消除氙中的杂质以便提升探测精度。
尼尔森介绍说,去除水和氙中的杂质可以帮助排除可能造成假警报的干扰信号源。
从而提升对暗物质探测的灵敏度。
他将这一实验比作夏洛克·福尔摩斯的破案方法——排除已知,寻求未知。
他说:“一旦开始取得数据,我们还将需要一到两个月的时间才能将探测器的精度提升至‘最灵敏’级别。
”在那之后,科学家们期盼着能开始看到一些他们最希望看到的东西:某些未知的东西
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切尔诺贝利事故后是怎么回事?地下室成为了世界上最危险的地方
1986年,切尔诺贝利核电站发生了一次巨大的灾难。
由于反应堆设计的缺陷,引发两起爆炸。
导致核心内的核燃料熔化后流进管道下面的地下室。
然后这些核燃料与沙子、玻璃和混凝土融为一体。
为了阻止辐射从反应堆进入大气。
50万名工人在这里修建了世界最大的钢铁混凝土石棺。
封存了20万吨放射性物质、30吨高放射性粉末,以及16吨铀和钚。
在石棺未建造之前,科学家们被派往废墟寻找可能爆炸的核燃料,经过6个月的搜寻后,团队发现在他们所在的角落附近的地下室里有一个令人难以置信的放射性物质,重量达到100吨。
它的形状像大象腿,因此被称为大象腿。
大象腿产生的辐射在30秒内会让人极度头晕和疲劳,四分钟后足以导致出血、呕吐、腹泻和发烧。
300秒内足以保证人在2天内死亡。
下面这张照片中看到的幽灵效应是由于大象腿产生的辐射对相机造成影响后拍出来的。
没有人知道工作人员或摄影师拍摄这张照片发生了什么。
30多年后的今天,大象腿依然存在很强的辐射。
据说在地下室呆5分钟,产生的辐射就足以让人产生许多疾病,一个小时就足以导致人死亡。
但是大象腿前还在地下室的混凝土地板融化。
如果它渗透到地下水源,结果将是灾难性的。
大象腿将会继续存在数个世纪,被这样锁在这个黑暗的石棺中,辐射将在未来10万年继续存在。
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古人常说的天上一日地下一年有道理吗 有没有科学依据呢
“天上一日,地上一年”的说法现在是有科学依据的,这主要应用到的相对论。
爱因斯坦的狭义相对中有时间膨胀效应,就像作者描述中所说的,物体的运动速度会影响自身的时间流逝速度。
运动速度越快时间流逝速度越慢,无限接近于光速运动时间无限接近于静止。
很多人因为现代物理学的迟缩效应和时间膨胀效应,可以计算出,如果有飞船从地球飞往280万光年以外的仙女座上,飞船可以在8—9年到达仙女座,但是地球上已经过去280年了,还真的是“天上一日,地下一年”。
因此就说,古人也了解宇宙星辰,甚至也懂相对论和量子力学。
学习了相对论的同学应该都知道在狭义相对论中长度和时间间隔都不是绝对的,在不同参考系中看同一件事情会有不同的结果,即在飞船这个“世界”中的时间和地球上的时间流逝快慢不一样,当然这只是我们理论计算的结果,实际上没有哪一个人能够感受到,原因就是无法达到这个速度。
假如有一艘飞船,能够以光速的99%运行的话,那么飞船上的人过一年,相当于地球上的人过7年,这并非是没有道理的,相对论的这种时间膨胀效应已经得到了证实。
这主要与速度有关,只要是速度足够快的话,那么时间就会相对变慢很多。
但是其中这种情况和“天上一日,地下一年”有所不同,在这个星球上的时间流速变慢是对于其它观察者而言的,对于本身生存在这个星球的人们来说,他们自己感受的时间是不变的,也就是说这个人在自己看来仍然只能活那么长时间。
现代天体物理的发展让我们知道,所谓的时间、运动都是相对的,选择的参考系不同、运行速度不同,时间流逝的速率是不大一致的,爱因斯坦相对论结合现代观测又证明了时间膨胀等效应,在高速运行的飞船内,时间流逝确实要慢一些,如果可以达到光速的几分之一,那的确可能出现“天上一天,地下一年”的奇怪但又符合理论的现象。
古人还是很有智慧的,天上一天地上一年,还是有根据的,一天是根据星球自传一圈来定的,就是太阳自传一圈,对太阳来说就是一天,但地球要周转一圈,对于地球来说刚好是一年。
至于说古人为什么会有这样的觉悟,我觉得这只不过是古人对于不同的空间存在时间差的一种模糊的描述而已,虽然古人说得也没错,但是毕竟他们也拿不出任何的理论依据,所以这只是一种巧合而已。
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