关于中微子的运动速度也是科学家们一直探究的性质 。 早在“中微子振荡”这一概念提出前 , 中微子一直被定义为质量为零且以光速运动的粒子 , 但证实了其质量不为零之后这一说法也就被推翻了 。
2012年MINOS的实验结果表明中微子与光速相差±0.0012% , 说明中微子的运行速度很可能大于光速 , 但实际的速度还要看中微子的质量是否满足超越光速的条件 。
中微子应用的相关领域
为什么科学家们这么痴迷于研究中微子 , 日本为何斥巨资也要建造超级神冈探测器和储存5万吨的纯水?无疑是看中了中微子在将来不同领域的应用 。
能源问题一直是地球上的生物所面临的重要问题之一 , 每一个时代的科学家们都在寻找着能够可以长期利用并对环境没有过多危害的能源 。 如今全球的能源网络已经发生变化 , 当今时代已经不是工业革命时期以煤炭为主的旧能源时期 , 而是注重开发太阳能 , 核能等持续利用的新能源 。
中微子目前就是待开发的能源之一 。 地球上每立方厘米就有着至少100亿个中微子 , 若能将这些中微子转化为可利用的能源 , 这将是一项新能源利用上的重大突破 。
根据爱因斯坦的相对论 , 一切有质量的物质都具有能量 , 而中微子已经被证明出存在中微子振荡 , 说明中微子也具有一定的能量 。
实验证明 , 通过特殊的涂层材料例如中微子能量膜可以对中微子内部的能量进行转化 , 这种具有表面高密度的纳米级颗粒层的高度压缩材料能够使中微子的原子核发生振动 , 从而使电子移动形成电流 。
中微子发电具有非常大的优势:对范围要求可以说是没有限制 , 并且中微子可以无限的被获取 , 这就淘汰了电力传输线和电线杆等设备 , 为生活环境留出了不少空间 。
中微子束流
日本粒子物理学家菅原寛孝在2003年发表了一篇轰动一时的文章:《利用超高能中微子束流摧毁原子弹》 。 该文章中菅原寛孝等人详细的解释了如何利用中微子束来摧毁核武器 。
简单来说就是制备能量为1000万亿电子伏的中微子束流 , 并用它定点射向世界上任意一处和武器库 , 从而达到摧毁核武器的目的 。
这个想法理论上是行得通的 , 其原理是利用了中微子的电中性和弱相互作用性质 , 这两种性质能够让中微子束轻易穿过核武器库的保护措施 。 同时高能的中微子束与核弹头等物体发生碰撞时 , 会将其熔化或引发爆炸 。
但在今天的科学技术上是没有办法实现的 , 首先目前的技术并不支持人们能够较为轻易地制作储备1000万亿电子伏的中微子束流 , 这需要一个周长至少1000公里的超级加速器 , 而目前正在运行的大型电子对撞机周长仅为27公里 。
倘若有这么一个超级加速器 , 其耗电量也是巨大的 。 通过计算可得 , 若让1000公里的超级加速器正常运行 , 总电功率将超过500亿瓦 , 这个耗电量超过了整个英国消耗的电功率 。
并且在没有能力确保经过中微子束攻击后的核武器能被安全的降解或者失效 , 否则若引起巨大的核武器爆炸那与核武器袭击没有任何区别 , 这项发明也就失去了它的意义 。
中微子通信
中微子通信的原理类似于探测中微子辐射试验的方式 。 通过直至加速器制作出具有超高能量的电子流使其对目标进行轰击 , 从而产生不稳定的粒子 。 然后让这些粒子发生变化产生中微子和其他粒子 , 用钢板筛掉带电的粒子得到纯的中微子束 。 通过让中微子束扫描物体再通过纯水发出蓝色的光 , 这些光被光电倍增器接收 , 从而获得信息 。
说白了就是以中微子作为信息传递的媒介 , 其优点是在于中微子的运动速率接近于光速 , 让信息的传递更加迅速;同时中微子是沿直线传播 , 不会发生折射 , 保密性较好;最后因为中微子的传播距离非常远 , 并且过程中几乎不损耗能量 , 这使得信息官邸的效率大大提升 。 中微子的通信试验也于1982年12月首次试验成功 。
但这项技术仍然没有被广泛应用 , 困难与中微子束流相似 , 凭借目前的技术很难制造出有相当高能量的中微子束 , 并且目前的应用范围只有十几公里 , 很难覆盖大部分区域 。 较近的一次试验是2012年11月美国通过粒子加速器将中微子信息穿过了780英尺的岩石 。 这个距离也无法被广泛应用到现代通信中 。
中微子天文学
中微子天文望远镜是研究中微子天文学的一个重要工具 。 其原理是通过中微子通过水时放出的光学信号来重建带电轻子的径迹 , 以此推断出这些中微子来自何处 , 以及它们携带哪些信息 。 IceCude探测器是建立在南极冰层下1400公里至2400公里处的中微子天文望远镜 , 可以通过探测来自地球的中微子来进一步了解地球的内部构造 。 这是目前中微子领域中较为成熟的一项应用 。
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