【中微子是一种基本粒子】「中微子」是一种怎样的粒子 具有什么特性?

2019-12-28 - 中微子

沃尔夫冈泡利认为放射性β衰变的过程中涉及了一种未知粒子——中微子。太阳将2个氢原子核聚变到一起形成“氦2”,氦2是很不稳定的,有时会经历“正β衰变”,在此过程中,氦2的1个质子变为中子,并释放出两个粒子∶正电子和中微子。这些中微子会径直穿过地球,就当地球不存在一样。

【中微子是一种基本粒子】「中微子」是一种怎样的粒子 具有什么特性?
【中微子是一种基本粒子】「中微子」是一种怎样的粒子 具有什么特性?

中微子也是一种基本粒子,同那些围绕原子核跑来跑去的电子或者结合起来构成质子和中子的夸克是一样的。它们是物质的基本构件,但不会被束缚在原子里面。而且,与它们的亚原子同胞不同,中微子不带电荷,它们的质量极小并且几乎不与其它粒子发生相互作用。甚至可以让它在铅中飞行几个光年的距离而不与其内部的所有原子发生相互作用。

【中微子是一种基本粒子】「中微子」是一种怎样的粒子 具有什么特性?
【中微子是一种基本粒子】「中微子」是一种怎样的粒子 具有什么特性?

甚至有人大胆地猜想,这种不与任何原子发生相互作用的奇特性质与宇宙绝大部分的组成有关∶“暗物质”。(但被否决了。)

中微子甚至还有三种类型:渺子中微子、陶子中微子、电子中微子。

为了检验中微子的存在,必须考虑到它那微乎其微的“相互作用”,检测中微子时必须没有任何的“背景噪声”,探测器周围的一辆汽车缓缓开过产生的轻微振动都会造成影响。绞尽脑汁后,科学家们找到了地球上唯一两块没有任何人类踏足过的大陆∶南极与北极。到达这些极地还不行,每个人在周围随意走动、甚至打个喷嚏造成的震动也会对结果产生影响。于是把探测棒深深插入冰层以下,远离任何噪声。

【中微子是一种基本粒子】「中微子」是一种怎样的粒子 具有什么特性?
【中微子是一种基本粒子】「中微子」是一种怎样的粒子 具有什么特性?

这些探测棒共同组成了“冰立方中微子观测站”,探测棒总体深达冰下2820米,遍布着密密麻麻的缆绳和光学传感器。

而远在另一边的日本神冈探测器,也在进行着探测中微子的实验。

但是最初的神冈探测器并不是为观测中微子设计的,而是根据基本粒子物理学的前沿理论——“大统一理论”的预言,为了观测质子衰变现象而建立的装置。和“冰立方”一样,为了减少宇宙射线造成的影响而放入地下。质子和其他几种粒子在破裂的时候,会发出“切伦科夫”辐射的极微弱的光,在井下深处建造的巨大蓄水槽壁上,装上“光电倍增管”,长期持续观测来自四面八方的这种光。

但实际上来自太阳和超新星的中微子,遇到水中的质子,或者在排斥电子的时候,被排斥的电子也和质子衰变时一样会发出“切伦科夫辐射”。如行家们所知,这个装置也有检测“切伦科夫辐射”的作用。

摘自《16万光年之外的礼物》

关于光电倍增管还有一段有趣的故事,小柴昌俊为了购买光电倍增管,找到了一家制造商“滨松电视株式会社”,双方互相争论着:“以目前的经验,我认为最大可以做到14英寸,超过这个尺寸我们实在没有把握”、“那还不够,我们无论如何需要20英寸以上”......

最后,我使出了杀手锏:“昼马社长,您是什么时候出生的?”

他答道:“大正十五年(1926年)9月20日。”

我马上说:“是吗?我是同年19日生的,那我就是比您早生一天的兄长了!在我们这个国家,还是应该听年长者的话吧.....”记得谈判竟然谈到了这种程度。

这个办法是否管用我也不知道,不过最后,昼马社长终于做出了决定:“那就试试看吧。”我决定派东京大学的助手铃木厚人和硕士一年级学生有坂胜史与企业共同进行研究开发。

不过,从那以后,昼马每次见到我都会感叹:“我们公司为了先生的研究,损失了3亿日元啊!”

这也是没办法的事情。我平日里经常严厉地对研究生们讲:“我们为了实现自己的梦想,用的是老百姓的血汗钱;如果只是听从商家的要价,不就成了败家子吗?”研究生们因为怕我,就请求厂家让价。助手们也因为受我的熏陶,进一步向厂家压价。

接着副教授出面,再进行杀价。最后轮到我出面,把价格一砍到底。看到滨松电视株式会社送来的催款通知,我说道:“这样不能支付”......“首先是没有这么多钱,其次是按我的成本核算,一支光电倍增管也就12万日元左右,所以最多我给13万,超过这个数一分钱也没有。”

神冈探测器建成后不久,全世界的各媒体就做了报道,而在每次的报道中,光电倍增管和制造它的企业,自然也成为其中的热点话题。我这次获诺贝尔奖,大大提高了滨松光学株式会社的信誉,股票因此大涨。如果考虑到这种社会效果,我觉得,这3亿日元的宣传费还是花得很值的。

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