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幽靈粒子

在我們這個宇宙中,存在著許多神秘的東西,它們有的甚至都無法直接觀測,比如:黑洞,由於黑洞的引力很強,連光都沒有辦法逃脫,因此,我們沒有辦法直接觀測到黑洞的樣子。

再比如:暗物質和暗能量,它們幾乎不參與到我們目前已知的作用當中,因此,我們也沒有辦法直接觀測到它們。

除了黑洞、暗物質、暗能量,宇宙中還存在著壹種神秘的粒子,它被稱為 幽靈粒子。 它極其神秘,並且極其難以觀測,人類從認識到它的存在,到現在已經過去了100多年,可連它的質量到底有多大都沒有搞清楚。這還不是最誇張的,誇張的是這些粒子時時刻刻都在穿越地球和我們的身體,僅僅壹秒鐘我們手指上穿過的數量就數以億計,而我們卻絲毫沒有察覺,這種粒子就是 中微子

科學家發現,中微子在宇宙中傳播過程中,每通過1光年的距離,只有50%的概率會和這個路徑上的物質發生作用。可以說,在已知的物質當中,論穿透力恐怕沒有任何粒子可以和中微子壹較高下,那為什麽中微子穿透力會這麽強呢?

這其實需要1687年說起,在那壹年,牛頓發表了他的著作《自然哲學的數學原理》,在這本書中,他對許多物理量進行了準確的定義,其中就包括“力”這個物理量,他認為力是改變物體運動方向的原因。他還提出了著名的萬有引力定律,引力就被提了出來。

但是隨著物理學家的研究,科學家們還發現了電磁力。不僅如此,他們還發現牛頓關於“力”的定義已經不太夠用了。因為他們發現在微觀世界中,力還可以改變粒子的種類。於是,關於作用力在20世紀發生了改變。科學家發現在這個宇宙存在著四種基本作用力分別是:引力,強相互作用力、弱相互作用力以及電磁相互作用力。其中,弱相互作用力就可以改變粒子的種類,主要和原子的衰變有關。

我們知道構成萬物的是原子。而原子核就得以形成就需要依靠強相互作用力和弱相互作用。而我們日常生活中所接觸到的宏觀世界,除了引力之外,剩余的都是電磁相互作用,小到我們舉起杯子,大到天文學家用射電望遠鏡觀測天體都是依靠電磁相互作用力。

我舉個例子,我們平時能夠看到東西,其實是因為東西自身發光或者發射光,然後光進入到了我們的眼睛裏,和我們眼部的細胞發生電磁相互作用,我們才得以看到東西。

天文學家觀測天體,其實利用的是同樣的原理,也還是電磁相互作用,只不過這裏是把眼睛換成了觀測設備。而中微子最神奇的是, 它自身不帶電,並且不參與到電磁相互作用,更不參與到 強互 作用力,由於自身質量小到我們都測不出來,所以引力對它的作用幾乎可以忽略,它只有極小的概率會發生弱相互作用 。這是因為這個原因,中微子可以任意穿越各種天體,而不與其中的物質發生反應。

在宇宙中還存在著壹種叫做暗物質的東西,也是不參與到強相互作用、電磁相互作用。因此,暗物質穿透能力也特別強,它們和中微子很像,彌漫在我們所處的空間當中,可以任意穿越過任何事物。不過,暗物質是參與到引力當中的,因此,我們還可以利用引力間接觀測暗物質。

可中微子卻不行。這給觀測中微子帶來了很多困難。但困難還不僅於此,中微子還有壹個機制叫做: 中微子振蕩 。中微子壹***有3種,電子中微子、τ子中微子和μ子中微子,它們之間會相互轉化,這也給觀測帶來極大的困難。

為了觀測中微子,科學家們想了許多的辦法,比如:日本就地下1000米深的礦坑中建造了壹個中微子探測器,它被叫做神岡中微子探測器。在這個裝置中儲存了5萬噸純水就是為了捕捉中微子,但他們每次能夠捕捉到的中微子數少得可憐。

除了日本,在南極還有冰立方中微子天文臺,這個天文臺壹***由10多個國家,300多位科學家***同參與,在南極地下從到深1760到深2450米之間選取最清澈的冰配合上最先進的裝置捕捉中微子。

這些科研工作無非是想進壹步了解中微子,之所以下這麽大的血本,是因為中微子蘊含著宇宙早期的秘密。我們知道,宇宙誕生於138億年前的壹次大爆炸,可是壹直到宇宙大爆炸之後38萬年,光子才能自由自在地在宇宙中傳播。人類的觀測主要依靠的是電磁波,因此,宇宙 歷史 的前38萬前,人類是知之甚少的。當我們可以足夠了解中微子之後,就可以通過觀測中微子來了解宇宙早期的演化,也就是說,小小的中微子後背其實潛藏著宇宙早期的奧秘。因此,如今又誕生了壹門新的學科分支: 中微子天文學 。因此,了解中微子的機制是十分必要的,但我們目前還有很長的路要走。