掃描了地球內部！科學家們用「幽靈粒子」來測量地球的質量

由於地球太大，無法放入x光或MRI掃描儀中，所以西班牙的一組物理學家發現了一種觀察內部的迷人新方法——他們使用了不斷流過地球的亞原子粒子。

研究小組利用中微子掃描了地球內部，甚至用它們對地球的質量進行了全新的測量。

中微子是奇怪的小東西。它們是宇宙中最豐富的粒子之一，但卻很難被探測到。它們和電子很相似，但是它們沒有電荷，它們的質量幾乎為零，所以當它們以接近光速的速度在宇宙中流動時，它們與普通物質的相互作用非常小。

數十億中微子正在穿過你的身體。你可以看到為什麼它們被稱為「幽靈粒子」。

儘管從歷史上看，我們的探測工作一直很薄弱，但南極冰立方中微子探測器卻開啟了一個嶄新的中微子科學世界。

西班牙巴倫西亞(Valencia)微粒物理研究所(IFIC)的物理學家利用一年的冰立方數據，甚至能夠研究地球的內臟。

它的工作原理幾乎和x射線一樣。當你接受x光照射時，光束會穿過你的身體。它們主要通過肌肉和器官等軟組織。然而，密度更大的材料，比如骨頭，以更高的速度吸收光束，所以很少x光照射到另一邊的探測器上，產生骨骼的圖像。

然而，研究小組使用的不是x射線，而是大氣中微子。當來自太空的高能粒子與地球大氣層相撞時，就會產生中微子簇射。然後，它們會在地球上快速移動，但可以被它們所經過的物質的原子核所吸收。

材料密度越大，吸收率越高;這反過來又使研究小組得以對地球的密度進行研究。

IFIC物理學家Sergio Palomares-Ruiz解釋說:「利用大氣中微子，我們可以得到來自四面八方的中微子，它們具有廣泛的能量範圍和足夠精確的已知通量。」

」大氣中微子通量的吸收量取決於穿過的物質的數量以及中微子的能量，所以通過研究不同能量的中微子在不同方向的吸收量的變化，我們可以確定地球密度的分布。」

不同的角度是一個重要的因素。一些中微子穿過地核，而另一些則以斜角度穿過地核。

通過對濃度和角度的分析，研究小組得到了計算不同深度下行星密度的工具。

傳統上，地球密度是由地震產生的地震波傳播方式推算出來的。然而，地震波不能穿透地核。

「另一方面，中微子通過了所有的過程，提供了關於未知的地球原子核的有價值的信息，地球的磁性就是在那裡產生的，」IFIC物理學家安德里亞·多尼尼說。

這個團隊沒有學到任何關於我們星球的新東西。地球內部的密度圖、行星的質量和慣性矩都是用中微子數據計算出來的，而且它們都與以前用其他方法測量的結果一致，但不太詳細。

但這項研究的目的並不是要了解關於地球的任何新東西，而是要了解我們能從中微子中學到什麼。在這一點上，結果真的是太棒了。

「我們的研究結果證明了這種方法研究地球內部結構的可行性，這是對傳統地球物理方法的補充，」研究人員在論文中寫道。

然而，目前中微子數據仍然相對稀少;研究人員希望他們的研究將鼓勵在未來幾年發布更多最新的冰立方數據，以及更多的中微子科學。

這篇論文發表在《自然物理》雜誌上。

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