日本超級(jí)神岡微子探測(cè)器(資料圖)
棲身于這個(gè)藍(lán)色的星球，隨著它在茫茫宇宙中遨游，你可知我們的地球體重是多少?地球上各個(gè)部分質(zhì)量的分布又是怎樣的呢?
科學(xué)家們很早就對(duì)地球的質(zhì)量進(jìn)行了估算，在地球的重力場(chǎng)下，我們的星球大約重達(dá)5.974×1024千克。但是這個(gè)數(shù)字是根據(jù)地球的引力間接計(jì)算出來的。另外，科學(xué)家們?cè)噲D通過在地球內(nèi)傳播的地震波來測(cè)量地球質(zhì)量的分布情況，但結(jié)果不是很精確。
最近，西班牙菲西卡粒子研究所的研究人員提出了一種新的方法，他們巧妙地利用了中微子探測(cè)器，來研究地球內(nèi)部的質(zhì)量分布情況。
在11月5日發(fā)表于《自然·物理》上的一篇論文中，他們利用了冰立方中微子觀測(cè)臺(tái)的觀測(cè)數(shù)據(jù)，來估算地球的質(zhì)量和密度分布。冰立方中微子觀測(cè)臺(tái)是位于南極的一個(gè)大型觀測(cè)臺(tái)，能夠探測(cè)到來自四面八方的幽靈般的中微子，包括來自地球內(nèi)部的中微子。
中微子是相互作用極其微弱的粒子，所以它們穿過大多數(shù)物質(zhì)的時(shí)候并不會(huì)被探測(cè)到，因此被稱為“幽靈粒子”。不過當(dāng)它們穿過像地球這樣的巨大而致密的物體時(shí)，一部分中微子最終會(huì)與其他物質(zhì)碰撞并消失。特別是高能中微子，它們經(jīng)常與其他物質(zhì)碰撞，很少能穿過地球。
研究人員從冰立方觀測(cè)臺(tái)拿到了穿過地球的中微子的數(shù)據(jù)，然后反推出有多少中微子由于跟地球碰撞而沒能離開地球。據(jù)此，他們很好地估算出了有多大質(zhì)量的物質(zhì)擋住了中微子，以及這些質(zhì)量所在的位置。也就是說，他們是通過研究地球遮擋中微子的陰影，來計(jì)算出地球的質(zhì)量的。
從結(jié)果來看，這個(gè)方法相當(dāng)好用。科學(xué)家們對(duì)地球質(zhì)量給出了與前人類似的估計(jì)：大約6×1024千克。他們還測(cè)量出地核的質(zhì)量為2.72×1024千克，占地球總質(zhì)量的45%，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于根據(jù)地震波測(cè)量出的33%的結(jié)果。
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