宇宙中的中微子
既然我们知道了超级神冈探测器面向的是广大的宇宙空间 , 那么这个探测器到底是在寻找什么?答案就是中微子 。
我们存在的这个物质世界是由各种粒子组成的 , 中微子就是其中的一种 。 不过 , 其他的很多粒子我们都可以捕捉并观测到 , 中微子却显得十分“神秘” , 因为它的质量实在是太轻了 。
不仅轻 , 中微子本身还不带电 , 难以和其他的物质发生相互作用 , 运动非常迅速 , 并且可以自由穿过大部分物体 , 地球本身自然也不例外 。
最初 , 科学家们只是通过计算和推测得知它的存在 , 却没能够捕捉到这种神秘的粒子 , 它简直可以算是“来无影去无踪” 。
后来科学家们在实验中观测到了中微子 , 并意识到宇宙中其实存在着大量的中微子 , 但是却很难被人们捕捉和观测到 , 因为宇宙中充满了各种射线的干扰 , 所以宇宙中的中微子只有在地下深处才有可能被发现 , 并且还需要有纯净的水作为介质 。
在这样的背景下 , 日本超级神冈探测器建设了起来 , 其主要的工作就是监测那些穿过地球的中微子 。
超级神冈探测器发现了什么?
超级神冈探测器的前身是“神冈核子衰变实验”于1982年开始建设 , 最初只储存了大约3000吨超纯水 , 其主要目的也不是为了监测中微子 , 而是监测质子衰变 。
但是在1987年的时候 , 这个装置竟然监测到了大麦哲伦星云中一次超新星爆发所释放出的大量中微子 。
这还是人类第一次捕捉到太阳系之外的中微子 , 这一发现大大振奋了国际物理学界 , 因此日本政府拨款一亿日元对专门建设了超级神冈探测器 , 将储存的超纯水增加到5万吨 。
1996年 , 超级神冈探测器正式开始运行 , 并且在短短几年之就有了不俗的成果 。 根据科学家们的推测和计算 , 宇宙中的中微子应该分为三个种类 , 分别是μ中微子、τ中微子和电子中微子 。
因此 , 神冈探测器所观测到的大麦哲伦星云超新星爆发所释放出的中微子 , 和太阳在活动中产生的中微子种类并不相同 , 太阳的中微子振荡现象让大约三分之二“消失” , 其实就是太阳中微子在传播过程中发生了转变 , 而当时的人们只能够观测到电子中微子 , 才会觉得这些中微子“消失”了 。
中微子振荡现象的发现 , 让日本负责超级神冈探测器项目的物理学家小柴昌俊获得了诺贝尔物理学奖 。
除了日本的超级神冈探测器 , 科学家们还在宇宙辐射和环境影响都较少的南极冰盖8000英尺之下建设了一个“冰立方”探测器 , 也是用于中微子的探测 。
与此同时 , 日本政府也宣布将对超级神冈探测器再次进行扩建 , 于2027年之前将储藏的超纯水质量升级到26万吨 , 能够更加广泛、精确地观察到中微子的运动 , 揭开那些我们至今都还没能够了解的谜团 。
【中微子|日本在地下1000米,储存了5万吨超纯水,他们究竟在找什么?】
中微子有什么用?
中微子的观测就和研究之路是漫长而曲折的 , 那么为什么人类要费尽心思去观测这种神秘的粒子呢?其中一点当然是出于对宇宙运行本身的好奇 。
人类的想象力和进取心让我们渴望获得关于物质世界的更多知识 , 组成宇宙的一切都值得我们去探索和研究 , 中微子这种神奇的粒子自然也是其中之一 。
另一点就是根据中微子的特性 , 说不定人类可以对其进行利用 , 去完成那些我们之前做不到的事情 , 比如说通讯 。
我们现在使用的各种通讯设施 , 都难免会出现信号不稳定的现象 , 因为会受到各种障碍物的影响 , 很有可能会产生折射 , 或者是出现被遮挡的问题 , 我们在宇宙探索中使用的电磁信号就是这样 。
但是中微子却不一样 , 它能够穿过宇宙中绝大部分物体 , 因此如果用中微子来进行通讯 , 那么就不会存在信号被屏蔽的现象 , 我们说不定还能够以此来完成太空漫游 , 去探索和了解宇宙中更加遥远的地方 。
结语
在这个宇宙中还有无数的谜团等着我们去揭开 , 人类有限的精力和生命让我们无法在短时间内充分探索宇宙 , 但我们终归是地球生命中最了不起的存在 , 我们在今后想必也能够持续进步 , 争取更加接近宇宙的“终极” 。
太空探索并不是一件吃力不讨好的事情 , 它关系着人类的未来 , 如果我们运气不够好的话 , 或许会像物理学家霍金所警告的那样 , 在未来迎接整个种族的毁灭 。 因此 , 我们需要尽快找到一个能够让人类移民的星球 , 并且不断地去研究更加先进的航天工具 。
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