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【中微子|20多年来，日本在地下1000米深处存储了5万吨超纯水，是何目的？】
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引言
20多年来 ， 日本在地下1000米深处存储了5万吨超纯水 ， 看起来日本是在储存水资源 ， 但为什么要储存超纯水 ， 且埋藏在1000米以下？
若要探究一件事物的本质千万不要被表面现象带跑偏 。 实际上 ， 日本要的不是水 ， 而是水中的氢元素 。 储存纯水的也不仅仅是个容器 ， 而是一个能放大辐射的探测器 。 其最终目的是探测地球上的中微子 ， 将容器和纯水埋藏在地下1000米也是为了让其不受其他宇宙射线的影响 。
探究中微子的原理是中微子在遇到氢元素时会放出辐射 ， 科学家以此通过探测器检测出中微子的存在 。 那为什么日本会如此大张旗鼓的进行中微子的探测实验？中微子究竟能够给这个世界带来什么样的变化？
日本超级神冈探测器
超级神冈探测器是一个直径39.3米 ， 高41.4米的圆柱形不锈钢容器 。 其内部的水箱储存了之前提到过的5万吨100%纯水 。 而将其埋藏在地下1000米是为了阻隔其他宇宙射线的讯号 ， 让容器内部的物质不受影响 。
纯水和超级神冈探测器的存在有着一个共同的目的：探测中微子 。 中微子一种电中性的粒子 ， 所以其探测过程中放出的切连科夫辐射较小 ， 不易被检测到 。 所以就有了超级神冈探测器内壁上的11200个光电倍增管 ， 这些光电倍增管的作用顾名思义 ， 是将中微子与氢原子反应放出的切连科夫辐射放大至能够被检测到的程度 。
超级神冈探测器最初的版本SK-I于1996年4月在日本进行试验 ， 由于其在实验过程中发生事故 ， 第二次试验被推迟到了2002年10月 ， 也就是SK-II 。 在若干年的不断升级和改造中 ， 超级神冈探测器于2008年9月以SK-IV阶段一直运行到现在 。
自这台机器诞生以来 ， 就一直进行着有关中微子探测的相关试验 。 那说到底中微子到底是什么物质？能够让日本花如此多的经费和精力来投入其相关的研究 。
中微子有哪些特性
由于中微子是呈电中性的 ， 且质量非常小 ， 因此中微子不参与强相互作用和电磁相互作用这两种是发生在强子和带电粒子之间的活动 ， 而是只参与引力相互作用和弱相互作用 。 中微子参与的弱相互作用的距离非常的短 ， 约为10^17至10^16 米 ， 这使得中微子在穿过其他物体时几乎不会有什么阻碍 。
中微子往往伴随着核反应的进行而诞生 ， 人工进行核反应堆生产中微子是目前较为常用的方式 。 而地球上大部分中微子是由太阳内部核聚变反应所产生的 ， 太阳放出的中微子数量远大于人工产出的中微子 。 地球被太阳照射的区域 ， 平均每秒每立方厘米就有650亿个中微子穿过 。
中微子的发现可谓是十分的曲折 ， 1930年奥地利物理学家泡利在解释β衰变的试验中存在着一种未知的电中性粒子导致整个试验能量、动量和自旋角动量不守恒 。 然而这个观点却遭到了物理学家玻尔的反对 ， 他提出β衰变试验中的能量并不遵循能量守恒定律 。
在多个观点的相互碰撞下 ， 这个问题与1933年的索尔维会议上才得以解决 。 物理学家在会议上听取了泡利的意见 ， 探究了β衰变的能量谱有无上限 ， 过程中发现了较大的中性粒子会衰变成一个质子 ， 一个电子以及一个电中性的粒子即中微子 ， 这才证实了泡利假说的成立 。
20世纪60年代末 ， 物理学家发现实验探测到的中微子数与通过太阳标准模型计算出的中微子数存在着差异 ， 这与一些有关中微子质量的说法相矛盾 。 经过了一系列试验 ， 证实了中微子在被探测到的过程中衰变成了μ中微子和τ中微子 。 最终在2013年的高能物理会议上相关研究者明确了中微子振荡的存在 。
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