中微子,這個曾在2011年的“超光速”事件中一度街知巷聞的粒子物理學(xué)名詞,最近又再次掀起了波瀾。
先是去年11月,位于南極的“冰立方”中微子天文臺首次確定探測到了來自于太陽系外的深空中微子;而后是今年的2月11日,一組英國科學(xué)家對中微子的質(zhì)量提出了新的見解,認(rèn)為中微子比先前認(rèn)知的要重得多。
此外,還有更多的科學(xué)家在躍躍欲試,更多的實(shí)驗(yàn)設(shè)施和探測設(shè)備在建設(shè)當(dāng)中,美國費(fèi)米實(shí)驗(yàn)室計(jì)劃建造長基中微子實(shí)驗(yàn)設(shè)施,產(chǎn)生世界上強(qiáng)度最高的中微子束;中國科學(xué)院擬投資約20億元人民幣,在廣東開平建造世界規(guī)模最大的中微子實(shí)驗(yàn)室。自從“上帝粒子”被發(fā)現(xiàn)、兩名預(yù)言者被授予諾貝爾獎后,中微子似乎成了科學(xué)家最想深入了解的粒子。它到底有何奇妙之處,科學(xué)家為何如此偏愛?
中微子是什么?
中微子是一種詭異且孤僻的基本粒子,廣泛存在于自然界當(dāng)中。它不帶電,質(zhì)量極小,幾乎不與周圍的物質(zhì)世界發(fā)生相互作用,可謂是一個無所不在、又不可捉摸的過客。
它從何而來?
中微子產(chǎn)生的途徑有很多,如恒星內(nèi)部的熱核反應(yīng)、宇宙射線與地球大氣層的碰撞、地球上巖石等各種物質(zhì)的衰變以及宇宙中的超新星爆發(fā)等。太陽內(nèi)部的核反應(yīng)每秒鐘就能產(chǎn)生10的38次方個中微子。
有什么了不起的?
如果要給中微子起一個綽號的話,“最熟悉的陌生人”或許比較合適。因?yàn)樗悄壳暗厍蛏献畛R?、又最不為人所知的一種基本粒子,在物理學(xué)標(biāo)準(zhǔn)模型中根本無法對其性質(zhì)、特征、作用作出解釋。
這個獨(dú)行俠身懷絕技:能輕松穿透人體、巖石、山脈乃至整個行星,在宇宙中、星系間任意馳騁。
這個獨(dú)行俠與世無爭:它不戀紅塵、不問世事,所到之處幾乎不留痕跡,來無影去無蹤,能穿過一光年厚的鉛塊而不驚擾任何原子。
科學(xué)家是怎么找到它的?
雖然中微子行蹤詭秘,但常在河邊走哪有不濕鞋,偶爾還是會有一些中微子會與原子發(fā)生碰撞,產(chǎn)生人們可以觀察到的信號。為了及時看到這一瞬間,科學(xué)家運(yùn)用大量的水或油并在其中放置大量的傳感器,制成一張?zhí)厥獾木W(wǎng)。這張網(wǎng)雖然無法“網(wǎng)住”中微子,但能捕捉到它們與原子碰撞時所發(fā)出的微弱閃光。根據(jù)這些漣漪般痕跡,科學(xué)家可以推測出它們的能量強(qiáng)度,以及從哪里來、到哪里去等信息。1930年,奧地利物理學(xué)家泡利提出存在中微子的假設(shè)。1956年,美國科學(xué)家弗雷德里克·萊因斯首次檢測到中微子,并因此獲得了1995年的諾貝爾物理學(xué)獎。
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