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中微分子振荡

时间:2015-11-19 08:20来源:网络 作者:网络 点击:
宇宙虽大,但终究是由很多微小的粒子所组成。 我们知道原子是由电子和原子核组成。而原子核是由质子与中子组成。质子带正电,电子带负电,中子不带电。而且质子与中子质量差不多。因此科学家自然会想到,中子能不能分解成一个质子加一个电子。后来经过费米、泡利等人的...

  宇宙虽大,但终究是由很多微小的粒子所组成。
  我们知道原子是由电子和原子核组成。而原子核是由质子与中子组成。质子带正电,电子带负电,中子不带电。而且质子与中子质量差不多。因此科学家自然会想到,中子能不能分解成一个质子加一个电子。后来经过费米、泡利等人的研究,提出了中子在一定条件下会演变成质子、电子、中微子。中微子第一次出现。
  中微子是很特别的一类粒子,不带电,质量小到电子的百万分之一。甚至物理学家一度认为,中微子在静止时的质量为零。
  说中微子是幽灵,一点都不过分。因为它几乎不跟任何物体发生作用。我们站在太阳光下的时候,每平方厘米的皮肤,一秒钟就有65亿个中微子瞬间穿过。它跟我们这些年常常说起的暗物质有点类似,也有科学家认为,它就是已经探测到的暗物质的一种。
  大量产生中微子的物体,是太阳以及刚爆发的超新星。为了探测中微子,必须在很深的矿道里,例如日本的超级神冈探测器,就位于地下1000米,用一个近40米高,40米直径的大圆柱形容器,盛满水,静静捕捉天外来客。
  太阳的能量是由核聚变产生的。每四个氢,产生一个氦原子与一个中微子。因此,太阳是个巨大的中微子源。但奇怪的事情发生了。天文学家在观测太阳中微子的时候,发现观测到的数量,与理论计算的数量有区别。观测值只有理论值的三分之一。这件事太严重了,少掉的中微子去哪里了呢?没有迹象表明它们会改变路径,跑到其他地方去。也没有迹象表明,从太阳到地球的1亿5千万公里的路途中,它们被劫持了。少掉的三分之二中微子被谁偷了呢?
  这就是著名的太阳中微子问题。
  后来,科学家发现,中微子太离奇了。它有三种类型,严格来说,它分别与电子、μ子或τ子,出现时,叫做电子中微子,μ子中微子,τ子中微子。μ子、τ子与电子类似,也是带负电的基本粒子,但都比电子重几百倍。所以,科学家很自然地认为,三种中微子是不同的粒子。
  但进一步的理论分析却表明,很可能中微子会变身。也就是三种中微子会不断变来变去。从粒子物理的角度来说,中微子具有三个味道,就是电子味,μ子味,τ子味。它出现什么味,跟传播的空间,以及观测都有关系。天文学家后来又严格检查了从太阳上发出的三类中微子,发现它们的总数量没有少。这种中微子的身份,随空间不断变化的现象叫中微子振荡。
  事情到这一步,算是真相大白。主要破案者:雷蒙德·戴维斯和小柴昌俊因为发现太阳中微子现象获得了2002年的诺贝尔物理学奖。梶田隆章和阿瑟·麦克唐纳因为中微子振荡的出色工作被授予2015年诺贝尔物理学奖。


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(责任编辑:闫云飞)

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