[多圖]世界五大極端實驗機器出爐 | 陽光歷史

 

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[多圖]世界五大極端實驗機器出爐

2015年08月24日 科學探秘-長篇 暫無評論 閱讀 325 次

據美國《大眾機械》雜誌報道,不要總是把大型強子對撞機(LHC)掛在嘴上,關於這個龐然大物的報道已經夠多了。但除它之外,世界上還有一些實驗機器相當酷,比如跟蹤火星的機器人,模擬颶風的設備或揭示超新星誕生之謎的裝置,等等。他們不僅具有「冷酷到底」的外觀,還肩負著揭開世界上最大的未解之謎的重任。

1. 超級神岡探測器(Super-Kamiokande)




超級神岡探測器(Super-K)雖然不是世界上最大最靈敏的中微子天文台。但是如果發現銀河系中有超新星爆發,物理學家應該感謝這個探測器。超級神岡探測器埋在日本中部地區地下1000英尺處,內部填充了5萬加侖純淨水,它是設計用來發現不同類型的中微子。它只分析切倫科夫光--一種藍色可見光射線,在核反應堆內非常常見。當帶電粒子經過某種介質,比如水,就會產生切倫科夫光。


超級神岡探測器由一個135英尺高的不銹鋼圓柱體和一個較小的內部結構組成,利用數千個感光元件來探測引發出切倫科夫射線的中微子。研究人員一直在利用這個天文台來證實太陽是否產生中微子。超級神岡探測器還首次證實中微子擁有質量。但是該探測器最大功能是在超新星早期預警系統(SNEWS)中扮演重要角色。因為超新星爆發會釋放大量的中微子,所以超級神岡探測器一直在持續觀測比光速還快的可疑粒子突襲,從而探知超新星的爆發。


2. 45-T混合磁體(45-T hybrid magnet)




和其他世界紀錄一樣,美國佛羅里達州國家高磁場實驗室的45-T混合磁體是世界上最大最強的磁體,能產生持續穩定的磁場。雖然世界上已經有較強的脈衝磁鐵,但這個高22英尺、重35噸的傢伙卻威力無比,能產生45特斯拉的磁場。這數字比地球磁場大約強100萬倍!比核磁共振成像儀產生的磁場強20倍。


45-T混合磁體由一個11.5特斯拉的超導磁鐵和一個33.5特斯拉的電阻磁鐵組成。據悉,45-T混合磁體周圍被充滿純淨水和液態氦的管子包圍著,以確保它能在1.8開氏度(或零下456華氏度)的溫度下正常運轉。高磁場研究的重要一環是室溫超導電性,它能在不需要昂貴的液態氦或氮系統的情況下,提供超導材料(電阻是零)所能提供的各種好處。沒有人能擔保45-T真能發揮這樣的作用,但它是世界上最強大、最有用的磁鐵,這一點毫無疑問。

3.颶風模擬器(Hurricane Simulator)




佛羅里達州大學的颶風模擬器有8個高5英尺(合1.5米)的風扇能產生時速208公里的風——相當於3級颶風,它形成的高壓水柱能模擬每小時89厘米的降雨。這些風扇其實產生的是時速為100英里(160公里)的風,它們產生的風穿過一個能壓縮氣流的輸送管後速度就會增加。它利用5000加侖的水箱冷卻4個2800馬力的船用柴油發動機。這個模擬器是來模擬驟雨和颶風對建築物所造成的影響。


4. 綠岸射電望遠鏡(Green Bank Telescope)




綠岸射電望遠鏡(GBT)是世界上最大的全動射電望遠鏡,高146 米,重7700噸。更重要的是,綠岸射電望遠鏡還是世界上最大的可移動射電望遠鏡之一。其碟形天線為100米x 110米,這一尺寸在世界上獨一無二的。它的這種不對稱形狀能防止綠岸射電望遠鏡的支撐結構使其2000多塊鋁製麵板鑲嵌的鏡面變得模糊不清。


通過其巨大的輪軌裝置來調節此碟形天線,並能調整每一塊鋁製麵板的位置,糾正此鏡面的形狀,從而讓科學家能利用綠岸射電望遠鏡獲得5度多的仰角的天空全視圖。該設備在接收無線電信號時靈敏度還相當高。綠岸射電望遠鏡是以西弗吉尼亞綠岸的名字命名,該地是一個禁止使用無線電的聯邦托管區。這台望遠鏡在研究遙遠的脈衝星方面已經取得巨大進步。它的最新任務是追蹤美國宇航局的「鳳凰」號火星著陸器,這顆著陸器剛剛在火星上著陸。


5. 「地球」號鑽探船(Drilling Vessel Chikyu)




日本「地球」號鑽探船由日本三菱重工業公司建造,全長210米、闊38米、排水量5.7萬多噸,是世界上最大的科研鑽探船,也是有史以來鑽探地幔深度最深的船隻。「地球」號是第一個利用石油工業的提升技術的科研船隻。在提升技術中,鑽桿被充滿液體的保護性外套包圍,穩定鑽孔內的壓力。此外,船上裝有最先進的航行控制系統、航海圖、雷達系統、可旋轉360度的推進器及全球最高的鑽井架。同時,亦配備石油探測公司先進的技術,在抽取岩層樣本同時亦會注入泥漿。船上亦有裝上洩壓閥,以減低地下壓力。


從技術上說,俄羅斯有個項目已經向地下鑽了12公里深的洞,但「地球」號高120米的鑽探架將在遠離日本海岸的一處容易發生地震的斷裂帶向下鑽7公里,而這裡的地殼相對較薄。因此,「地球」號會抽取岩層樣本。在「地球」號成功探出洞後,它將會在洞中放置感應器監測地震。過去的地震監測只能在地震發生數分鐘後才作緊急通告,但新的感應器將可預測地震發生的時間及地點,將可大大減少傷亡人數。另外,「地球」號亦會抽取地底深層岩石及泥漿樣本,協助研究地球千萬年前的氣候狀況及生命起源。部分微生物可在高溫高壓的環境中生存,若微生物亦證實可在地殼深處及地幔生存,它們則擁有的生物特性(如耐熱),有助人類研究生物科技。


「地球」號曾於06年進行試探,但因機件故障而中途放棄。而這次探測任務由於地底炙熱的熔岩、天然氣或石油層極為危險,所以鑽探速度會很慢,預計整項計畫要到2012年完成。


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