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日本在地下1000米深处,存储了5万吨超纯水,20多年来目的何在?

在日本池野山地下1000米的地层深处,有一个相当于15层楼高的神秘建筑,它的官方名称是“超级神冈探测器”

1996年至今,这座盛有5万吨100%超纯水的探测器,已经为日本制造了数个,诺贝尔物理学奖级别的成果。

而它所探测的,就是有着“宇宙幽灵”之称的中微子。

今天的物理学家告诉我们,人类所在的物质世界,是由各种基本粒子构成的,而中微子,也属于基本粒子之一。

不过,中微子有着非常奇特的性质:

那就是虽然它的数量极其之多,是宇宙中数量最为庞大的粒子之一,但由于它属于中性粒子,所以它不参与电磁相互作用。

这就导致,尽管每秒就有10万亿个中微子,正在穿过你的身体,但你却浑然不知,太阳射向地球的中微子,更是只有十万亿分之一,被地球上的物质吸收,剩下的中微子都穿过地球,飞向宇宙深处了。

不过,虽然中微子极难与其他物质发生相互作用,但当它在水中运动时,还是有极小的概率与的氢原子或氧原子发生反应的,且由于光在水中的速度只有真空中的75%,因此接近光速飞行的中微子,在水里的速度比光速还快。

这样一来就像飞机超音速产生音爆一样,中微子在水中也会因为"超光速",而发出独特的切伦科夫辐射光。

日本之所以要在1000米深处的地下,存储5万吨超纯水,就是为了尽可能避免,除中微子以外,其他宇宙射线的干扰,并确保中微子产生的切伦科夫辐射光能被准确地记录下来。

恒星物理学家的计算表明,太阳每产生三个光子 就会伴随产生两个中微子,但在相当长一段时间内,地球上探测到的太阳中微子数量,只有理论计算的三分之一。

剩下的三分之二去哪了?没有人知道

1987年2月23日,天文学界目睹了一次,发生在16万光年外,大麦哲伦星云中的超新星爆发事件,但这次超新星爆发所生成的中微子数量,并没有和太阳中微子一样,消失三分之二。

于是物理学界猜想,中微子应该有三种,而不是一种,且三种中微子之间还会相互转化。

这种被称为,中微子振荡,的理论预测,在1998年,被日本超级神冈探测器,首次确认存在,这一突破也让负责中微子项目的小柴昌俊,获得了2002年的诺贝尔物理学奖。

从预言存在,到发现,再到确认中微子振荡,物理学界用了将近一个世纪,但有关中微子的其他信息,人类还一无所知,也正因如此,中微子相关研究,现在已经成了物理学的热门之一。

2027年之前,日本超级神冈升级版,顶级神冈探测器将开始收集中微子数据,储水26万吨的顶级神冈,将拥有数倍于超级神冈的探测能力。

而我国的江门中微子实验,最早将于2022年开始收集数据,这个位于地下700多米深处的中微子探测设施,将进一步揭开中微子的神秘面纱,并且还有可能产生,诺贝尔物理学奖级别的科研成果。

在科幻作品里,中微子还是最理想的信息传递手段,因为它几乎不与其他物质发生作用,所以理论上一束携带信息的中微子,可以将信息传递到宇宙任何地方,且不会像电磁波一样发生畸变,丢失信息。



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