06.28 遍布宇宙,每秒1000万亿个穿过我们的身体,认识神秘的中微子

从1900年德国的普朗克公布了开天辟地的量子理论的新发现之后,各国的科学家在观察原子核放射性时注意到:核裂变释放α(阿尔法)射线和 γ(伽玛)射线时能量很好的符合量子理论,被一份一份释放;而 β(贝塔)射线的能量谱却是连续的,且电子所携带释放的能量并不是裂变释放的总能量,其中一部分无影无踪的消失了。泡利在1930年预言:一种新粒子将剩余的能量带走,这种粒子后来被命名为中微子。26年后,美国的莱因斯和柯万遵从我国科学家王淦昌的相关建议,观测到了这种神秘粒子,莱因斯由此获得了1995年的诺贝尔奖。

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中微子名副其实,非常微小但数量巨大,质量是电子的1千万分之一,每秒都有1000万亿个来自太阳的中微子穿过我们的身体,穿透能力非常强大。为什么我们毫无感觉:原因就是中微子太小了,对于物质除原子核和电子外的99.99%的真空空间来说,中微子穿行其中如入无人之境,并且这种粒子不带电,与物质几乎不发生任何反应。

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微小且中性的特点使得探测中微子变得非常困难。美国在南极冰原800米下、俄罗斯在贝加尔湖、日本在废弃锌矿布置光电探测器,捕捉来自太空的中微子所发出的微弱光芒。

日本矿坑位于岐阜县地下1000米处,该项目被称为超级神冈探测器,使用5万吨超纯水和11200个高灵敏的光电倍增管。中微子在超纯水中的速度大于光在其中的运行速度,所以会产生类似声爆的光爆现象,发出微微的蓝光,被光电倍增器捕捉后变为电流信号供观测使用。1987年2月,超级神冈探测器和美国的探测器共同探测到了来自大麦哲伦星云一颗超新星爆发产生的中微子。

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中微子曾被认为没有静止质量,接近于虚无。后来被观测到几种类型的中微子可以转变为其他类型,证实其具有非常微小的静止质量,极强的穿透力是其他粒子所不具备的,100光年厚的钢板也不能让其减缓接近光速的脚步,所以将探测器建在地下或水下上千米深可以很好的屏蔽其他粒子的干扰。

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从具有极微小质量的中微子到没有静止质量的光之间还有多少距离?存在多少未知?神秘的现实与虚幻之间宇宙到底是怎样的存在?科学家们正扩建更为高效的探测设备,努力揭开中微子的神秘面纱,寻找宇宙构成的终极答案,我们也将拭目以待。


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