中微子能否解答宇宙中的一些重大谜题?

The neutrino has been called “the ghost particle,” due to its otherworldly ability to pass through solid objects, including you and me. Researchers in Antarctica are trying to catch them, hoping they might reveal the most energetic areas of the universe.

中微子能否解答宇宙中的一些重大谜题?

中微子因其能够穿透包括人体在内的固体物质这一超凡能力,被称为”幽灵粒子”。南极洲的研究人员正试图捕捉它们,希望它们能揭示宇宙中能量最强的区域。

中微子:你感觉不到它们,看不见它们,但它们无处不在。它们不断地在我们周围和体内穿梭:每一秒钟,大约有一千亿个中微子穿过你指甲盖上一平方厘米的面积。它们来自遥远之处——宇宙的最边缘——也来自相对近的地方——太阳就是一座中微子工厂——而且绝大多数中微子几乎无法被探测到。

与质子、中子或电子一样,中微子是一种亚原子粒子——但却是一种非常神秘的粒子。我们所知道的关于它的一切都颇为奇特:它极其极其极其轻(几乎没有质量),不带电荷,有三种类型或”味”(电子味、缪子味和陶子味),能在飞行途中改变味,且极少与其他粒子发生相互作用。而这些奇特的粒子或许正承载着我们发现宇宙新秘密的希望。”它们是极好的宇宙信使,”坎特伯雷大学物理学副教授珍妮·亚当斯博士说(TEDxChristchurch演讲:一台山岳大小的望远镜,深埋于一英里厚的冰层之下)。”它们能从宇宙边缘以及宇宙中密度最大的天体处一路旅行而来。”她详细介绍了理解中微子的竞赛,以及目前在南极洲深处进行的大型物理实验。

中微子是一项相对较新的发现。它于1956年由克莱德·L·科万和弗雷德里克·莱因斯首次确认,他们通过研究南卡罗来纳州萨凡纳河核电站的贝塔衰变——一种不稳定原子为趋于稳定而发生的放射性过程——发现了中微子。(他们因这项工作于1995年荣获诺贝尔奖。)自那次发现以来,物理学家们一直试图弄清楚它们的本质。

耐人寻味的是,对于这种无处不在、大量存在的粒子,探测它们却极为困难。它们之所以如此迷人的原因之一——能够穿透固体物质——同时也意味着你需要极大的耐心才能观测到它们。”在某种程度上,探测一个中微子就像中彩票,”威斯康星大学河瀑分校物理系主任詹姆斯·马德森说(TEDxUWRiverFalls演讲:中微子天文学:你能看见我所见的吗?)。物理学家们通过建造巨大的中微子”陷阱”来增加观测到中微子相互作用的概率——这些装置占据大量空间,并拥有大量中微子靶(即原子)。”你能做的是问:’如果我有这么多物质,中微子击中它的概率是多少?'”马德森说。”就像我能计算……

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