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地球有多重?“幽靈粒子”告訴你

時間:2018-11-21 15:01:40.0 來源:北京日報 作者:

  棲身于這個藍色的星球,隨著它在茫茫宇宙中遨游,你可知我們的地球體重是多少?地球上各個部分質量的分布又是怎樣的呢?

  科學家們很早就對地球的質量進行了估算,在地球的重力場下,我們的星球大約重達5.974×1024千克。但是這個數字是根據地球的引力間接計算出來的。另外,科學家們試圖通過在地球內傳播的地震波來測量地球質量的分布情況,但結果不是很精確。

  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器,來研究地球內部的質量分布情況。

  在11月5日發表于《自然·物理》上的一篇論文中,他們利用了冰立方中微子觀測臺的觀測數據,來估算地球的質量和密度分布。冰立方中微子觀測臺是位于南極的一個大型觀測臺,能夠探測到來自四面八方的幽靈般的中微子,包括來自地球內部的中微子。

  中微子是相互作用極其微弱的粒子,所以它們穿過大多數物質的時候并不會被探測到,因此被稱為"幽靈粒子"。不過當它們穿過像地球這樣的巨大而致密的物體時,一部分中微子最終會與其他物質碰撞并消失。特別是高能中微子,它們經常與其他物質碰撞,很少能穿過地球。

  研究人員從冰立方觀測臺拿到了穿過地球的中微子的數據,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。據此,他們很好地估算出了有多大質量的物質擋住了中微子,以及這些質量所在的位置。也就是說,他們是通過研究地球遮擋中微子的陰影,來計算出地球的質量的。

  從結果來看,這個方法相當好用。科學家們對地球質量給出了與前人類似的估計:大約6×1024千克。他們還測量出地核的質量為2.72×1024千克,占地球總質量的45%,遠遠高于根據地震波測量出的33%的結果。

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