幽灵一样的中微子,竟关乎整个宇宙!

时间:2019-06-07 10:30:01 来源:悦己女性 当前位置:哲想动画 > 废物 > 手机阅读

中微子是一种非常奇特的基本粒子,其质量几乎为零,以接近于光速的速度运动,与别的物质几乎完全没有相互作用。可以这样说,中微子可以任意的穿过任何物体而不受阻挡,一颗中微子可以轻松地穿过10米厚的铅板,而不受任何影响。基于这一点有些有些科学家称之为“幽灵粒子”,更有甚者说:“如果人死后会有鬼魂的话,那一定是由中微子构成的。”

幽灵一样的中微子,竟关乎整个宇宙!

中微子是宇宙中最丰富的粒子,当你正在阅读这篇文章的时候,就有成千上万个宇宙大爆炸残留下来的中微子在你身体中。每秒钟大约有100万亿在太阳中产生的中微子穿过你。每过一秒钟,就有大约1000个由宇宙线与地球大气相互作用生成的中微子穿过你的身体。除自然因素之外,我们人工建造的核反应堆也会产生大量的中微子。

中微子的预言

在物理学家们发现中微子之前,有一个一直无法解决的疑难。就是有些核的β衰变会放出电子,然后核衰变成其他元素。可是当科学家们去测量释放出来电子的能量时,却发现电子的能量总是比预期的要小,而且很不稳定。这个奇怪的结果困扰了物理学家们很长时间,甚至有的著名科学家(量子理论的巨匠玻尔)曾经认为,在亚原子事件中能量和动量不守恒。

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衰变谱的预测值与期望值

历史总是不断地重复的,每一次科学界遇到重大难题后,总会有人能够挺身而出起到巨大的推动作用。这次挺身而出的是泡利,他推测我们所了解的衰变过程是不完整的,衰变可能还产生了有非常强穿透性的粒子,带走了一部分能量和动量。他的推测就思路而言,是非常保守的,因为它保持了能量和动量守恒原理。费米在泡利推测的基础上提出了弱相互作用理论,这个理论加上一个修正至今仍用来描述β衰变。

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泡利

中微子的探测

直接看见中微子的相互作用不得不等到技术有重大进步之后。要探测中微子那样强穿透性的粒子,需要有很大的靶和富含大量中微子的源。经过一系列尝试之后,柯万和莱因斯把300升液体闪烁体(大量质子),放置到高功率核工厂旁边,成功的在1956年观察到了中微子相互作用。莱因斯也在1995年荣获诺贝尔物理学奖。

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超级神冈中微子探测器

最初中微子一直被认为是以光速运动并且没有质量的粒子,直到发现了中微子振荡。中微子振荡是说,中微子会随着时间的变化而变味。味是基本粒子的一种属性,中微子有三个味,分别是e、τ、μ。如果中微子没有质量以光速运动,那根据相对论,中微子的时间就是静止的,中微子便不会变味。可是事实相反,所以这也证明了中微子是有质量的。

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中微子的三种味

中微子和宇宙

上文已经提到过,中微子在宇宙中是大量存在的,而且几乎不与物质相互作用。这就为我们提供了一种很好的方式,来观测形体的内部,我们可以通过测量中微子的状态来推测恒星内部所发生的反应。不仅如此,宇宙大爆炸也留下了大量高能中微子在宇宙间飘荡,我们可以通过对这些中微子的探测来研究宇宙的起源。除了观测宇宙,科学家们还设想过利用中微子良好的穿透性来进行通信,这样无论你是在大山里还是在电梯里,都不用担心没信号了。

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