性能增强的南极冰下中微子探测器

据美国物理学家的研究发现，目前在南极的冰立方中微子天文台，灵敏度可以通过在包含探测器的冰孔上添加光学材料实现增强。

在1立方公里体积的冰中，冰立方天文台由86电缆组成，每根电缆每长达2.5公里，电缆悬在冰层垂直钻出的孔内。每个电缆包含光电倍增管，能够记录次级粒子所产生的数十切伦科夫辐射，这种粒子是由射入的中微子与冰中的原子核碰撞产生的。

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上图所示，是一个冰立方探测器，物理学家希望用光学材料涂覆这个设备以提高其性能

2013年，制作的冰立方是第一次能够实现来自宇宙各处中微子的检测设备，物理学家们现如今正考虑探测器的升级。在研究论文的最初版本中，纽约哥伦比亚大学的Imre Bartos， Zsuzsa Marka和Szabolcs Marka描述了如何填充部分的钻孔，并且利用理想的光学性能材料实现冰块检测效率的增强。

增加的折射率

他们首先研究了利用比冰块折射率更高的材料测试每个光电倍增管探测器的探测周围环境的效果，其想法是折射率的变化会把光聚焦到光电倍增管上。研究发现，在材料的折射指数每增加0.1%，光电倍增管可以实现光通量增加10%。

他们还观测了材料在冰孔的充填部位对其影响，结果是不同部位能够将切伦科夫射线的波长从紫外线转换到可见光波长，而后者更容易使用光电倍增管探测到。他们的计算表明，利用这种波长移位器来填充大部分的钻孔，但不是马上包裹每个探测器的区域，这种方法能够显著提高探测器的灵敏度。

然而，该小组确实指出了实施该计划所必须克服的若干挑战。这些包括处理光学材料的自然放射性和冷冻对光学性质的影响等因素。

文章来源：http://physicsworld.com/cws/article/news/2017/jul/03/infused-antarctic-ice-could-boost-neutrino-detection

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