5万吨纯净水 让你看见微观粒子的威力

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【新唐人北京时间2021年07月27日讯】宇宙万物,从大的星云、恒星,小到沉微、细胞,都是由粒子组成的,星球是我们眼见的最大的粒子,比星球小的基本粒子就是分子,更小的还有原子、原子核、电子等等。如今科研人员发现的最微小的粒子是中微子。根据作用力的不同,基本粒子可分为强子、轻子和传播子,中微子就属于轻子的一种。

生活在这个地球之上,我们身边的中微子其实多到令人乍舌,例如一个典型的核反应堆每秒钟就可产生 6 万亿亿个中微子;同时每秒钟有 3 亿亿个太阳中微子穿过每个人的身体。大多数核过程都会产生中微子,例如宇宙线轰击大气、岩石的天然放射性、超新星爆炸等等, 连每个人都会因体内的钾 40 衰变而每天产生 4 亿个中微子。

20世纪初,放射性研究是物理学最热门的领域。当年,科研人员发现,在微观世界中,能量的吸收和发射都是不连续的,原子核发射的alpha射线和伽马射线都是不连续的,只有电子beta射线是连续的,而且电子只释放其中一部分能量,还有一部分能量神秘的消失了。因此物理学家泡利推测,出了电子,应该还有一种静止质量为零的粒子将能量携带了出去。1933年,意大利物理学家费米通过beta衰变的定量理论证实了泡利的假说,从此中微子正式登上历史的舞台。

23年后,1956年美国科学家柯万和莱茵斯通过实验观测到了中微子。中微子不仅质量小,个头也是小的可以,有的甚至只有电子的百万分之一,而且与其他物质的相互作用十分微弱。另外,中微子的速度接近于光速,几乎能够穿透任何物体,为了能够观测到更多的中微子,日本的科学家在深山中挖了一个巨型蓄水池。(相关图片)

在日本歧阜县的一个废弃的矿山当中,有一种神秘的探测器,这是储存纯净水的一个巨型容器,被称为“超级神冈探测器”,与1983年建成。这个地下1000米的蓄水池高16米,直径15.6米,其中储存了5万吨超纯水,储存的这些超纯水是不含任何杂质的,也没有溶解的离子。之所以在地下建立这样一个庞然大物就是为了观测中微子这个隐形人。中微子虽然与其他物质的相互作用很微弱,但是仍然有小概率与水中的氢原子和氧原子发生反应,这就是这5万吨水的作用。

不少科研人员认为宇宙大爆炸时在第一秒钟内产生了无数的中微子,它们携带了比光更早期的宇宙信息,因此研究恒星上发生中微子的过程会让我们了解到恒星的结构以及变化,这5万吨水虽然深处地下,却牵连着亿万光年之外宇宙早期的奥秘,它未来所带来的信息实为可期。

(转自希望之声国际广播电台/责任编辑:叶萍)

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