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什么是中微子

阅读量:0       发布时间:2017-11-01        文章来源:        编辑者:

20世纪20年代末,科学家在研究β衰变(即原子核辐射出电子转变成另一种核)时,发现在这个过程中有一部分能量不知去向。这使科学家不胜困惑:在亚原子过程中,能量守恒定律是否还成立?1930年,当时年仅30岁的匈牙利物理学家泡利对能量守恒定律深信不疑,并以非凡的直觉预言:在此过程中,必定还有一种不带电的、质量极小的与物质相互作用极弱,以至于无法探测到的新粒子放出来,是它带走了那一部分能量。他把这种未知的粒子叫做“小中子”,就是现在说的“中微子”。

1942年,美国物理学家艾伦按照我国物理学家王淦昌提出的方法,首次通过实验间接证实了中微子的存在。

由于中微子与物质的相互作用很弱,要直接探测到中微子是非常困难的,连泡利本人也认为中微子也许永远测不到。然而,困难并不能阻碍科学的进展,在泡利提出中微子假说的26年之后,美国加利福尼亚大学雷尼斯教授等把400升醋酸镉水溶液作为靶液,放人新投人使用的核反应堆中(作中微子源),每小时测得2.8个中微子,与他的理论预测完全一致。雷尼斯也因此荣获1995年诺贝尔物理学奖。

现代宇宙学研究告诉我们,中微子的种类上限为3,即有3种中微子。除了上述发现的电子型中微子之外,还有μ型中微子(1962年发现)和τ型中微子(1975年发现),每一种中微子都有相同的反中微子。

 

 

中微子究竟有没有质量,是该研究领域中最引人注目的课题。20世纪70年代以前,人们普遍认为中微子的质量等于零。1980年,苏联理论与实验物理研究所宣布,经过10年的测试,得到中微子的质量在17~40电子伏之间,轰动了全球的物理学界。此后,世界上许多著名实验室纷纷采用不同的方法来测量和检验这个结果。我国原子能科学院的专家也在20世纪80年代中期开展了这项研究,并取得一定的成果。

2015年10月6日,诺贝尔物理学奖被授予日本科学家梶田隆章和加拿大科学家阿瑟·麦克唐纳,以表彰他们通过中微子振荡发现中微子有质量这一研究。

读者也许要问,中微子与物质的相互作用十分微弱,又难以捉摸,研究它有何意义呢?

当然,一个中微子是无足轻重的,但是,在我们这个宇宙中,中微子的数量极多,它充满在宇宙的每一个角落,平均每立方厘米就有300个左右,与光子差不多,比其他所有的粒子要多数十亿倍呢!所以,中微子整体对宇宙来说有举足轻重的作用。

另外,中微子还有一种本领,它能够在星球的内部畅行无阻,因此它可以把太阳、星球的内部信息带给我们。科学家还遐想利用中微子的这种特点,来做地球断层扫描,让埋在地球深处的奥秘一览无遗;还设想让中微子穿透地球传送信息,这样长距离通信就可以不要经过卫星和地面站兜圈子了。显然,当扑朔迷离的中微子一旦被人们完全认识后,它将会获得极其广泛的应用。

作者:   [责任编辑: 吕芮光]



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