廣東江門(mén)中微子研究有望發(fā)現(xiàn)新物理

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2024-12-04 09:12:45 今日頭條

歷時(shí)9年多,，位于中國(guó)廣東的江門(mén)中微子實(shí)驗(yàn)探測(cè)器主體于2024年11月20日全部建成,，計(jì)劃明年正式運(yùn)行。消息一出,，科技界對(duì)之高度關(guān)注,。那么，讓科學(xué)家“興師動(dòng)眾”的中微子是什么神秘物質(zhì),？為何要將中微子實(shí)驗(yàn)探測(cè)器的主體建在地下700米,？通過(guò)它又可以開(kāi)展哪些科學(xué)研究呢？我們請(qǐng)中國(guó)科普作家協(xié)會(huì)會(huì)員雷淼來(lái)說(shuō)一說(shuō),。廣東江門(mén)中微子研究有望發(fā)現(xiàn)新物理,！

一樁“失竊案”引出中微子

中微子其實(shí)是一種被預(yù)言出來(lái)的基本粒子，這一設(shè)想的開(kāi)頭,，是一樁“能量失竊案”,。

放射性元素有種現(xiàn)象叫作“β衰變”，即原子核里的中子會(huì)衰變?yōu)橘|(zhì)子,，并放出一個(gè)電子（也稱(chēng)β粒子）,。英國(guó)物理學(xué)家查德威克在1914年通過(guò)實(shí)驗(yàn)證實(shí)，β粒子具有連續(xù)的能譜,，也就是說(shuō),，它的能量不是個(gè)確定值，而是從零到某一上限中的各種可能性都有,，而它的兩個(gè)“兄弟”α粒子和γ射線(xiàn)總是乖乖地帶出確定的能量,。這個(gè)現(xiàn)象令科學(xué)家大惑不解，既然β粒子不是次次都一樣,，那么少掉的那些能量跑哪兒去了,？

對(duì)于這樁“能量失竊案”，奧地利物理學(xué)家泡利主張,，除了電子之外,，β衰變還產(chǎn)生了一個(gè)當(dāng)時(shí)科技手段探測(cè)不到的極小中性粒子，帶著能量偷偷溜走了,。1932年,，美籍意大利物理學(xué)家費(fèi)米把泡利預(yù)言的假想粒子稱(chēng)為“中微子”（Neutrino）。

1956年,，美國(guó)物理學(xué)家萊因斯和柯溫在距離美國(guó)薩瓦納河反應(yīng)堆堆芯11米遠(yuǎn)的地下12米深處,，用400升氯化鎘水溶液和4200升液體閃爍體搭建出當(dāng)時(shí)世界最大的中微子探測(cè)器，明確檢測(cè)到來(lái)自反應(yīng)堆的中微子,，終于發(fā)現(xiàn)了這個(gè)“能量竊賊”,。

如今，在地球上指甲蓋大小的面積，每秒就有600億個(gè)太陽(yáng)中微子浩浩蕩蕩地通過(guò),。由于質(zhì)量極小的中微子表現(xiàn)不出什么引力,，而弱相互作用的作用距離又極短，因此中微子在穿過(guò)一般物質(zhì)時(shí)基本不會(huì)受到阻礙,。打個(gè)比方,，穿過(guò)地球這么厚的物質(zhì)，100億個(gè)中微子可能只會(huì)被截住一個(gè),。

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