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为什么要花巨资在千米深的矿井之下建设基站来探测中微子呢?

时间:2020-08-04 08:13 来源:菜叶 作者: 菜叶

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在日本一个矿井下的1000米深处,真就存在着近乎完美的水。2011年,日本为了完成探测中微子的计划,使东京大学在此矿井之下建设了一个超大型的中微子探测基站,来探测时刻来自宇宙中的中微子。很多人可能会纳闷,为什么要花巨资在千米深的矿井之下建设基站来探测中微子呢?其实,中微子是一种能够穿越地球上一切物质的粒子,包括地球本身,以近乎光速的速度在宇宙空间中任意穿梭,也就是说宇宙万物对它而言似乎是不存在的,因此人类就很难探测到它。

世界上最清的水有多清?这里的水达到了水的极限

虽然说它有着任意穿梭的本领,但这也只是绝大多数情况下,对于原子核,中微子还是“惧怕”的,当中微子撞向原子核时,就会发生反应,释放出轻粒子,继而产生一种特殊的射线,人类就依靠这难以发生的瞬间来探测中微子。

我们都知道原子的内部实则是很空旷的,尽管原子核集中了99.97%以上的原子的质量,但体积却只有原子的几千亿分之一,这也是为什么中微子几乎可以任意穿梭宇宙的原因。

那么,怎么才最有可能看到这一现象呢?如果把中微子比作“攻击者”,与其作用的物体比作是“受体”,其实我们只需要尽可能地扩大“受体”的体积来提高命中率。于是东京大学的研究者就选择了6万吨的超纯水,然后放到一个巨大的不锈钢桶里,6万吨的水可不是一个小数目,这相当于24个国际奥运会标准泳池内的水量放到一个半径20米,高度50多米的柱形桶中,这极大的提高了“受体”的面积。

世界上最清的水有多清?这里的水达到了水的极限

注意,我上文提到的是超纯水,也就是说这种水几乎符合了最开始我们提到的最清的水的条件,因为我们需要尽可能地减少水中的杂质,避免让中微子留下的一点点线索被埋没。从光学的理论来讲,这桶水就是透明的,如果凑近这桶水去看,忽略掉旁边的桶形,在你面前完全感受不到。

人类建造这样一个基站,主要目的是为了来探究来自宇宙的中微子对人类生活产生的影响(源头是质子的衰变),但没想到,到如今,过去了已经20年之久,最初的任务没有完成,却发现了世界之最。

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