普林斯頓科研人員在“托勒密實驗室”應用了尖端技術(shù)，實驗儀器被安置在深部的地下實驗室，精度達到了檢測宇宙大爆炸中微子的程度。尖端技術(shù)是實驗室的核心要素，長期以來，科學家持有一個有關中微子密度的假說：起源于宇宙大爆炸的中微子分布在宇宙空間的每個角度，但如何檢測到它們的存在？這是擺在研究人員面前的一道難題，提出各種科學的假說是一回事，檢測這些假說的真實性則是另一回事。

實驗事實才能檢驗理論假說的真?zhèn)?，有關宇宙起源的標準模型理論有待進一步的檢驗。理論假說有可能被證偽，人們可能找到宇宙學標準模型被推翻的證據(jù)。一旦實驗的事實推翻了現(xiàn)有的宇宙起源理論，科學家需要重新構(gòu)造有關宇宙起源和演變的理論。原初中微子搜索項目有助于揭示暗物質(zhì)來源的奧秘，它們可能是看不見的暗物質(zhì)的來源。暗物質(zhì)占到了宇宙總構(gòu)成的大約20%。揭示原初中微子的奧秘將產(chǎn)生劃時代的科學意義。

普林斯頓大學的托勒密項目有助于科研人員對宇宙學的深入研究，實驗成果有助于增加人們對宇宙起源與演變的理解。人們生活在幾乎有140億年的中微子海洋中，浸潤其中，卻感覺不到中微子的存在，人的感官能力十分有限，理性思維和物理實驗是人們發(fā)現(xiàn)中微子蹤跡的兩種基本方法。

實驗室的原型機是整個實驗室的關鍵儀器，它由一對超導磁體組成，磁體連在一個5英尺直徑的圓柱形真空室的兩端，真空室的一端安裝了一個含有微量氚元素的容器，真空室的另一端安裝了一個阿爾貢國家實驗室研制的量熱計，儀器有測量電子能量的功能。在實驗過程中，從氚衰變中釋放的電子被導入了磁場磁力線，這些電子通過了真空室的濾波器，經(jīng)過濾波器篩選的電子被分離出不同的能量級，最高能量的電子被保留下來，再用量熱計測量它們的能量。

降低儀器噪音是一項關鍵的技術(shù)指標，科學實驗員對隨機性的熱噪音源保持了關注，噪音會擾亂真空室兩端精密儀器的穩(wěn)定運行。實驗人員在石墨烯納米材料中儲存了氚，石墨烯碳層僅有一個原子直徑的厚度，主要是確保從氚元素衰變中產(chǎn)生的電子“干凈”地流入真空室。真空室另一端的量熱計被連接到一個冰箱體，冰箱溫度設定在70到100毫開爾文之間。

極度稀釋的冰箱溫度比極端寒冷的深空足足低了20倍，相當于絕對溫度以上不到一度的十分之一，接近了絕對零度，深度凍結(jié)的冷卻環(huán)境使得量熱計精妙地停留在兩種狀態(tài)之間，一是超導狀態(tài)，電子在超導體中保持了無電阻的流動狀態(tài)，一是非超導狀態(tài)，電子流動遇到了不同程度的電阻阻擾。量熱計在超導和非超導的兩種狀態(tài)之間保持了精妙平衡，極低噪音滿足了量子電子學設定的條件，實驗裝置達到了精確測量所需的靈敏度。

當一個電子撞擊到量熱計時，靈敏度極高的儀器將會測量電子的能量?？茖W團隊在電子能量的檢測技術(shù)領域使用了量熱計，儀器的精密度達到了前所未有的水平。托勒密項目的負責人亞當·科恩解釋說，實驗方式完美地匹配了儀器的技術(shù)參數(shù)和功能，實驗技術(shù)包括了氚元素物質(zhì)的處理、建構(gòu)合成性的納米材料實驗室、十年運行壽命的磁體和真空容器、膨脹實驗的空間等。

（編譯：2014-12-31）