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美國普林斯頓高等研究所（Institute for Advanced Study in Princeton）的
物理學家Walter Winter等人，最近打算利用微中子光束來測量地核的密度，所
得到的結果，將是其他實驗技術無法比擬的。

地球物理學家通常是利用地震波的振動模式來推測地球內部的結構。目前大致知
道地球內部分成地核、地函與地殼三大部分。只有地殼直接與人類接觸，瞭解較
多，其他關於地函和地核的性質，多半都是推測出來的，並無直接證據。

微中子基本上分三種形式：電子微中子（electron neutrino）、渺子微中子（
muon neutrino）和濤子微中子（tau neutrino），均為電中性，且幾乎沒有質量
，與其他物質粒子幾乎沒有交互作用。雖然科學家苦無捕捉微中子的方法，但相
對地，它們不與其他物質交互作用的性質，也使得它們得以穿越數千公里的地層�
，都不會被吸收而減弱。然而，當微中子穿越物質的過程中，它們會變換形式，
或稱之為「振盪（oscillate）」；振盪的大小則與物質的電子密度有關，電子
密度又與此處全部物質的平均密度有關，因此科學家可以藉由精密測量微中子的
振盪模式來決定地球內部的物質密度。以前甚至有日本的科學家提議用微中子光
束來摧毀核武；無論可不可行，至少看來微中子在科學界中的應用會愈來愈廣。

Winter打算將由位在北半球的加速器（如瑞士的CERN等）產生的微中子光束打入
地球內部，穿越數萬公里之後，用位在地球的另一側、南半球上的偵測器（如紐
西蘭）進行測量。這個偵測器將由約5萬噸鐵製造。

這種「長基線」微中子振盪實驗於1999年首度進行，當時是從日本的KEK實驗室經
由地底傳送到250公里遠的超級神岡微中子探測器（SuperKamiokande detector）
。目前他們還正要進行從美國芝加哥費米實驗室（Fermilab）傳送到710公里遠的
明尼蘇達Soudan實驗室，以及從瑞士CERN傳送到730公里遠的義大利Gran Sasso國
家實驗室。

這個構想最大的挑戰將是如何建造一座可垂直傳送、通過地心的微中子製造器，
現存的所有微中子實驗都只在水平面下幾度的範圍內進行，沒有如Winter提議的
這種垂直情況。不過，Winter並不氣餒，他認為這個實驗應該在2035年之前就可
以實現。

參考資料來源：http://physicsweb.org/articles/news/9/2/9, 2005.02.16

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