你知道吗?每秒钟有3亿亿个神秘粒子穿过你的身体,你却毫无察觉,这些微小到难以想象的粒子,几乎可以穿透一切,甚至包括你的身体和地球的核心,它们是谁?来自何方?又在暗中告诉我们些什么?这就是我们人类尚未完全揭示的宇宙秘密——中微子。 大家每天能看到阳光、摸到桌椅,却很少有人知道,一种比原子还小的粒子正以近乎光速穿过身体——每秒上万亿个掠过,我们毫无察觉,就像风穿纱窗般不留痕迹。 这种粒子叫中微子,被科学家称为“幽灵粒子”,它几乎不与任何物质反应,几千公里厚的岩石、地球核心,它都能轻松穿过,仿佛这些物质不存在。 中微子的来源远比想象中广泛,太阳核心的核聚变每秒都诞生无数中微子,它们不用像阳光那样花8分钟穿太阳外层,瞬间就能冲出核心,穿越1.5亿公里太空来到地球;宇宙射线撞击地球大气层会“撞”出中微子;只是它太“低调”,在身体里穿来穿去也不影响细胞,我们永远没法直接感知。 正因中微子“来无影去无踪”,人类花几十年才真正“抓住”它,上世纪30年代,科学家泡利预言其存在,却因难探测迟迟无法证实。 1941年,中国科学家王淦昌提出用K电子俘获法寻找,指明方向;1956年,莱因斯和柯温团队放弃原子弹试验探测的想法,改用核反应堆产生的反中微子,终于在实验室捕捉到中微子踪迹。 从预言到证实的二十多年,正是科学探索的常态——面对未知,科学家只能摸索,用耐心搭建通往真相的桥梁。 随着对中微子了解加深,科学家需要更强“捕手”,中国江门中微子实验便是如此,装置藏在地下700米,用厚岩层挡宇宙射线干扰,像给探测器戴“降噪耳机”。 从2008年中科院提构想,到2015年挖隧道,再到2024年探测器到位,项目耗时十六年,还克服诸多难题:灌注6万吨超纯水时,水位差控制在几厘米内。 江门实验核心装置像巨大“眼睛”,直径35.4米的有机玻璃球装着2万吨液体闪烁体,内壁布满4.5万只光电倍增管。 当中微子偶然撞液体闪烁体原子,会发出比萤火虫光弱百万倍的闪光,光电倍增管瞬间捕捉并转成电信号供分析。 通过信号强弱和出现时间,科学家能算出中微子来源、能量和方向,给“幽灵粒子”拍慢动作视频,揭开其行踪。 其他国家也在努力,日本超级神冈探测器便是代表,上世纪90年代,它首次发现中微子振荡——中微子飞行中会变类型,证实其有质量,改变科学家认知。 中国大亚湾中微子实验2012年精确测关键混合角,发现新振荡模式,为江门实验奠基,中微子研究已成全人类共同课题。 研究中微子能解宇宙谜题,天文学家想知太阳核心核聚变,以前靠模型推测,现在测太阳中微子可验证。 1987年,科学家捕到大麦哲伦云超新星爆发的中微子,比光早到几小时,首窥恒星“死亡”内部,中微子是宇宙“信使”,带深处秘密来地球,科学家解读的过程,是基础科学的迷人之处。 中微子研究也有波折,反中微子探测曾出“插曲”,核反应堆产反中微子,2011年理论模型预测数量比实际多,部分似“消失”。 有人猜是“惰性中微子”所致,但大亚湾数据否定这一猜想,更可能是模型错了,科学本非直线,推翻错模型更接近真相,让结论更可靠。 江门实验已运行,设计寿命30年,将解更多难题:确定三种中微子质量顺序,助解“宇宙为何是物质”;未来或升级找质子衰变痕迹,改变对“物质是否永恒”的认知。 这些研究看似远,却像百年前量子力学,当时无人知会带来电脑、手机,如今中微子研究或催生出中微子通信、地球断层扫描等新技术。基础科学价值需时间证明,每次探索都不白费。 抬头望星空时,无数中微子正穿过身体,来自太阳、超新星甚至宇宙大爆炸,地下探测器捕捉“幽灵粒子”,拼凑宇宙过去未来。 研究中微子,是人类突破认知边界的过程,每步虽难却有希望,这些终将成文明进步动力,帮我们更好理解世界、走向未来。 感谢各位看官老爷们选择阅读了此文,这说明是对我水平的认可,麻烦您点一下关注,既方便您进行讨论和分享,又能给带来不一样的参与感,再次感谢各位看官老爷们的支持!
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