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地球有多重?“幽灵粒子”告诉你

时间:2018-11-21 15:01:40.0 来源:北京日报 作者:

  栖身于这个蓝色的星球,随着它在茫茫宇宙中遨游,你可知我们的地球体重是多少?地球上各个部分质量的分布又是怎样的呢?

  科学家们很早就对地球的质量进行了估算,在地球的重力场下,我们的星球大约重达5.974×1024千克。但是这个数字是根据地球的引力间接计算出来的。另外,科学家们试图通过在地球内传播的地震波来测量地球质量的分布情况,但结果不是很精确。

  最近,西班牙菲西卡粒子研究所的研究人员提出了一种新的方法,他们巧妙地利用了中微子探测器,来研究地球内部的质量分布情况。

  在11月5日发表于《自然·物理》上的一篇论文中,他们利用了冰立方中微子观测台的观测数据,来估算地球的质量和密度分布。冰立方中微子观测台是位于南极的一个大型观测台,能够探测到来自四面八方的幽灵般的中微子,包括来自地球内部的中微子。

  中微子是相互作用极其微弱的粒子,所以它们穿过大多数物质的时候并不会被探测到,因此被称为"幽灵粒子"。不过当它们穿过像地球这样的巨大而致密的物体时,一部分中微子最终会与其他物质碰撞并消失。特别是高能中微子,它们经常与其他物质碰撞,很少能穿过地球。

  研究人员从冰立方观测台拿到了穿过地球的中微子的数据,然后反推出有多少中微子由于跟地球碰撞而没能离开地球。据此,他们很好地估算出了有多大质量的物质挡住了中微子,以及这些质量所在的位置。也就是说,他们是通过研究地球遮挡中微子的阴影,来计算出地球的质量的。

  从结果来看,这个方法相当好用。科学家们对地球质量给出了与前人类似的估计:大约6×1024千克。他们还测量出地核的质量为2.72×1024千克,占地球总质量的45%,远远高于根据地震波测量出的33%的结果。

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