建在海底的望远镜

为远离城市漫光的影响,世界上高倍天文望远镜大多建造在人迹稀疏的高山上,还有为超越大气层的屏隔而被发射到绕地球轨道上的太空望远镜, 但至今仍未见有望远镜是建造于汪洋大海中的。

不错,一座打破传统的天文望远镜将建造于距离夏威夷岛不远的大平洋海床上,而这部仪器将在海平面 5000 米之下运行。倘若一切顺利,科学家将能通过这座望远镜直探遥远星系的神秘核心。

所以称此望远镜打破传统,是因为现在地上以至太空的望远镜只能测量由电磁辐射所传来的影响或信息。这些辐射包括可见光、红外线、无线电波、紫外线、伽玛射线及 X 射线等;但这座海底望远镜却可测量到远处星系中心黑洞所发射的中微子。

中微子是星体核熔反应中所放射的一种高能基本粒子,例如超新星的爆发,星际物质下坠于黑洞及太阳热核中央等都能发射大量的中微子。因此, 中微子是充斥宇宙的一种基本粒子。然而,由于这种粒子既不带电,质量又轻得近乎于零,因此与物质相撞时,根本不起反应。所以,宇宙间没有任何物质能将其阻挡。

正因为中微子能透过宇宙间的星云、星尘而直达地面,从而能使天文学家观测到不少难用传统望远仪器观测的隐蔽天象。

据进行这项天文研究计划的科学家勒尼德解释,这座如今名为深水μ子以及中微子检测器的望远镜之所以建造在海床上,是因为随中微子而来的其他高能粒子同样能穿过大气层而直抵地面。因此必须利用 3~5 公里的海水作过滤层,使无关重要的其他高能粒子过滤不致造成中微子测量上的误差。

为避开其他高能粒子的干扰,这座望远镜并不朝天空方向,而是朝海床方向进行测量,原因是 Dumand 只测量那些穿过大气层,直入海水而又能再从海床反射回来的粒子。在所有高能粒子之中,只有中微子具有这种特性。

虽然 Dumand 并非世界上唯一的μ子和中微子测量仪器。例如,现在正在建造的加拿大安大略省北部萨德伯里的重水中微子检测器就是较为知名的一座。但海中望远镜仍然以 Dumand 而开先河。