在哪里能“看到”中微子?
追踪中微子绝不是一件轻松的事情,需要有足够多的经费、足够大的空间,建设足够大的探测器。另外还需要足够多的时间和足够多的耐心,因为那美若烟花般的碰撞瞬间完全是随机发生的。现在,科学家们已经看到许多中微子,它们有的来自肉眼不可见的亚原子世界,有的来自浩瀚的宇宙空间。
为屏蔽来自太空的各种射线和其他背景辐射,中微子探测器一般会选择建造在地底或海底深处。即将开建的中国开平中微子实验室及其主要运转部件——中微子探测器将被埋藏在深达700米的地下洞室里。其中,中微子探测器占地直径达50米、高80米,被建在一个大水池中。
除此之外,目前国外正在运行的较大的中微子探测器有位于南极冰面下的“冰立方”探测器、地中海海底的“心宿二”中微子望远镜、日本的超级神冈探测器、意大利的格兰萨索国家实验室和加拿大萨德伯里中微子观测站。其中一类用来探测自然产生的中微子,一类用来探测核反应堆和加速器产生的中微子。
中微子是什么“味”的?
在对中微子的研究中,科学家们发现中微子总是偏爱和电子、μ子和τ子中的某一种一起被发射和吸收,就像我们喜爱特定口味的冰淇淋一样。因此,科学家们按不同“味道”将中微子分成了电子中微子、μ子中微子和τ子中微子。
而后科学家又发现,在飞行中,中微子会发生“变味”——从一种类型转变成另一种类型,这个过程被称为“中微子振荡”。
到底有多重?
起初,中微子被认为是没有质量的。但后来的研究发现这解释不通,中微子一定是有质量的。但对中微子质量的测量是一件极其复杂的事情,不得不超出现有的标准模型。由于中微子振荡现象,中微子总处于不断变换之中,它们不具备固定的质量,科学家只能计算出量子混合状态中三种中微子质量的总和。目前最新的数据是,3种类型中微子的总质量应为0.320±0.081电子伏特。
速度有多快?
想必绝大多数人都知道3年前的“中微子超光速”是一次乌龙,那么中微子的速度到底有多快?目前的结论仍然是:与光速接近,但并没有超过光速。当然你也可以将其理解为亚光速。
研究中微子有什么用?
对科学家而言,中微子是破译宇宙起源与演化密码最重要的“钥匙”,使得我们能够探索某些非常基本的问题,如宇宙整体的质量、为什么世界是由物质而不是反物质组成的等等。
现存的天文学只能让我们看到宇宙大爆炸后38万年的情形,而中微子天文学则能让我们一窥宇宙出生后数秒的奇妙景象。
总之,深入了解中微子的性质既是认识微观世界的需要,也是认识宏观世界的需要,它能为人类打开一扇新的大门。
有实用点的吗?
让人最有想象空间的一项应用是中微子通讯。一些科学家设想未来可以开发出一套以中微子为基础的通讯系统,无需线缆和电磁波,也无需任何卫星中继,信息可以轻松穿越海洋、高山,甚至是遥远的外太空,届时地球上任意两点的直接通讯和高效率的星际联络都将成为可能。有人甚至认为中微子通讯还能帮助我们与外星人取得联系。
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