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荷兰赛托米奇6连胜沃达斯科 进四强将战加斯奎特


2018年07月19日 07:35

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  多信使天文学的又一次胜利——  “精灵”粒子极可能源于遥远耀变体

  位于南极地下1.5千米的冰立方中微子天文台。图片来源:《科学》杂志官网

  今日视点

  本报记者 刘 霞

  去年9月,来自太空的一个亚原子粒子宛若“落入凡间的精灵”,横穿南极洲,犹如在平静湖面上投下一颗石子,激起阵阵涟漪,科学家争相寻找其源头。今年7月12日,数十个科研团队发表文章,认为这个亚原子粒子可能源自一个遥远的耀变体(Blazar)。

  研究人员称,新发现是方兴未艾的多信使天文学的又一次胜利,不仅有助于科学家解开宇宙中最大的谜团之一——神秘的宇宙射线“乡关何处”,也将改变人类对宇宙的看法。

  “落入凡间的精灵”拉响警报

  故事要从去年9月说起。

  2017年9月22日,位于南极洲极点处的冰立方(IceCube)中微子天文台探测到一个能量为290TeV的中微子。相比之下,目前能量最高的加速器——欧洲核子研究中心的大型强子对撞机只能把粒子加速到7TeV。

  隶属于美国国家科学基金会(NSF)的冰立方于2010年竣工,由分布在1立方千米范围内的86串光传感器构成,每串60个,位于冰层下1.5千米深处。当中微子撞击冷冻水分子的核时,会产生带电粒子,粒子减速时会发出切伦科夫光,被冰立方捕捉到。如果产生的是缪子,它的径迹又直又长,适合于根据光的位置、时间和亮度,准确重建出中微子的方向和能量。

  据中国科学院高能研究所研究员曹俊介绍,冰立方的主要科学目标是借助中微子寻找高能宇宙射线的起源。为此,2016年,冰立方团队建立了一个预警网络,希望集结不同波段望远镜之力,共同追捕中微子。观测到上述那个孤单的“精灵”后43秒,冰立方从南极通过卫星链路向天文学家网络发送了一个警报,并将该中微子标记为IceCube-170922A。

  几个天文台最初没有看到任何异常。6天后,美国国家航空航天局(NASA)费米伽玛射线太空望远镜(不断扫视天空,包括监视约2000个耀变体)团队报告说,他们发现名为“TXS 0506+056”的耀变体特别明亮,其距离冰立方团队建议的中微子方向仅0.1°,几个月前就已开始发出耀斑。很快,十几台望远镜“集中火力”研究了这个耀变体。

  英国《自然》杂志官网12日报道称,来自世界各地的多个团队在当日发表的至少7篇论文中描述了这一研究,这是科学家首次将一个遥远的星系视作高能中微子的来源。

  意大利帕多瓦天文台西蒙娜·派亚诺团队借助世界上最大的光学望远镜——10.4米口径的加那利大型望远镜,发现该耀变体距地球约37.8亿光年。

  有助揭示高能宇宙射线起源

  曹俊解释,耀变体是活动星系核的一种,是由星系中央的巨大黑洞吸积大量物质而产生的剧烈天文现象。黑洞将吸积物质的引力能,或者黑洞的转动能量,转化为强大的相对论喷流。如果喷流指向观察者视线,就会显得特别明亮,称为耀变体。

  《科学》杂志12日报道称,产生中微子的耀变体还可以帮助解决天文学中一个百年未解之谜:时不时拜访地球的极高能量的质子和原子核——宇宙射线从何而来?这些宇宙射线是自然界中能量最高的粒子,比地球上粒子加速器产生的能量高出100万倍,但其来源一直是个谜,因为宇宙射线所带的电荷会使它们的行进路径发生弯曲。

  目前科学家列出的“幕后推手”名单包括中子星、伽马射线爆发、超新星和某些星系中心的黑洞等,但无论其起源何处,高能中微子都很可能作为副产物出现。中微子呈电中性,几乎没有质量,移动速度接近光速,且很少与其他物质相互作用,以直线行进。这意味着,可以通过中微子的路径,追溯出创造它们的源头事件。长期以来,天文学家一直很期待通过中微子揭示神秘的宇宙射线源头,“中微子给我们指出了一条穿越迷雾的路”。

  如果冰立方团队是正确的,那么,这个耀变体可能是这些宇宙射线的首个“验明正身”的来源。

  结果还需更坚实的证据

  然而研究人员指出,这一高能中微子与耀变体之间的关联并非“稳若磐石”。曹俊称,这次观测到中微子和耀变体的相关性达到了99.9%,约为3.5倍标准偏差,离科学发现所需的5倍标准偏差的严格标准(即出错的可能只有350万分之一)还差一点。

  美国纽约大学粒子物理和数据分析专家凯尔·克兰麦表示,上述数据共同确定了可能的来源,但“观察并非确定无疑,需要更多后续行动予以证实”。

  美国盐湖城犹他大学的皮埃尔·斯科尔斯基说:“新观测令人兴奋,我非常希望它能得到证实,如果最终获得证实,那将是革命性的。”

  《科学》杂志称,研究团队希望能将冰立方的体积增大10倍,光电探测器数量增加一倍,使其可探测到更多中微子并提高指向精确度。

  曹俊也满怀希望地表示:“即便现在的结果不足以让人信服,未来也肯定能毫无争议地确定答案。”

  多信使天文学的胜利

  最新研究也是方兴未艾的多信使(multi-messenger)天文学的又一次胜利。多信使天文学结合来自不同类型天文台的信号,以确定天体事件的细节。

  美国太空网12日报道称,多信使天文学始于2017年10月,那时,研究人员宣布,他们观测到了引力波和一对正在合并的中子星发出的光;而在本次研究中,中微子望远镜和其他仪器在无线电、光学、伽玛等多个波段,对该耀变体进行了研究。

  将来自不同信使(引力波、中微子等)的信息结合在一起,将有助于科学家进一步揭开宇宙的谜团。NSF负责人弗朗斯·科尔多瓦说:“多信使天文学的时代已到来。每个信使,从电磁波到引力波,现在是中微子,都有助于我们更好地理解宇宙以及其最高能的天体和事件。”(科技日报北京7月16日电)

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  英国争论孩子要不要读莎士比亚

  【环球时报综合报道】英国有专为儿童出版的莎翁作品简易版本。一般作为课外读物,属于学生自行选择范围。在英国公立小学阶段,一般要到五六年级才可能读懂,之前很少接触。我8岁半的大女儿在学校读过《仲夏夜之梦》与《第十二夜》两本莎翁儿童版,她说很有趣,她边读边笑。但当她尝试读莎翁原著时,到第57页就读不下去了,因为看不懂。

  目前英国的执政党是保守党,按照其2014年出台的教学大纲,11-14岁的学生最少应学习两部以上莎翁原著。但工党反建制和反精英的力量强大,反复指责地位高尚的莎士比亚,所以,过去几十年英国长期存在反对莎翁作品的声音。最常见的反对原因是莎翁作品太难懂。艾摩博里学校主管英语教学的皮帕·普罗伯特回忆说:“我小时候,读莎士比亚是个惩罚。但凡迟到,就要罚背莎翁作品,迟到一分钟背一行。”前不久,英国《每日电讯报》发表题为《教师工会负责人说学校应该迈过‘死白男人’,让教学大纲更具多样化》。此“死白男人”就是指莎翁。该教师工会负责人鲍斯特德女士认为,像莎士比亚这类作家的文学旨在捍卫王权,而2018年需要新的声音。曾获伦敦国王学院莎士比亚研究硕士学位的彼得·比希则在英国《卫报》上撰文反对莎翁:“阅读莎翁令我感到困惑和疲倦,全无快感……此外,当今世界追求两性与种族平等,莎翁作品的意识形态还停留在历史的初级阶段,不应被视为未来的标杆。”

  保守党政府则赞赏莎翁的正面作用,2012年至2015年间还向皇家莎士比亚剧团提供80万英镑(约合680万元人民币)财政支持,重点赞助莎翁最广为人知的三个剧目:《罗密欧与朱丽叶》、《麦克白》和《仲夏夜之梦》。

  仅占英国学生总数7%的私立学校一直是学习莎翁剧目的支持者。私立学校教学内容不受英国政府管控,具有绝对独立自主性。

  英国华威大学做过一项调查,访问了向有理解障碍的学生教授莎翁作品的100个小学和中学。调查负责人哈姆林女士说:“我们一直认为,莎翁语言风格对孩子的自信、读写能力及沟通技巧都大有裨益。(但现在社会对此有怀疑,)我们想确认莎士比亚对学生到底有无益处。调查发现,95%的老师认为的确如此,而且有超过80%的老师认为,平时爱开小差的学生尤其受益。”皇家莎士比亚剧团教育总监欧汉隆女士很受这个调查的鼓舞。她在《每日电讯报》撰文称,莎士比亚能给3岁以上孩童增加自信,几岁开始学都可以,因为儿童无时无刻都在吸收新单词,莎翁作品可以提供全新的充满刺激、开动大脑能力的单词。她还认为,莎翁作品能缩小富有家庭与弱势家庭孩童的差距。“如果你去私立学校,你会发现那里的孩子沟通很自信,而这种自信正来自于莎翁作品。对于那些弱势家庭背景的孩子,莎士比亚可以点燃他们对语言的好奇心。”(作者为英国社会学者)          


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