国产日韩欧美一区二区三区三州_亚洲少妇熟女av_久久久久亚洲av国产精品_波多野结衣网站一区二区_亚洲欧美色片在线91_国产亚洲精品精品国产优播av_日本一区二区三区波多野结衣 _久久国产av不卡

?

那些比光還快的中微子

2011-12-29 00:00:00閆真
南都周刊 2011年40期


  9月23日,法國里昂核物理研究所,達(dá)里奧·奧蒂耶羅的研究小組表示,日內(nèi)瓦CERN一臺(tái)粒子加速器發(fā)射的中微子,以超過光速的速度抵達(dá)意大利Gran Sasso的一個(gè)地下實(shí)驗(yàn)室,二者之間的距離為454英里(約合730公里)。計(jì)算結(jié)果顯示,中微子的速度比光快60納秒(1納秒等于10億分之一秒)。而1905年,愛因斯坦的相對(duì)論將光速定為宇宙速度極限,這也是現(xiàn)代物理學(xué)的基石。
  
  Q:中微子究竟是什么?
  A:1930年,物理學(xué)家泡利假設(shè)了一種新的看不見的粒子,并稱其為中微子,目的是假設(shè)某些放射性實(shí)驗(yàn)中似乎破壞了物質(zhì)和能量守恒的消失的那部分能量。然而,中微子與物質(zhì)的相互作用非常微弱,難以觀察到。假如我們能造一個(gè)巨大的鉛塊,將它從太陽系拉伸幾光年到半人馬座α,把它放在中微子束的行進(jìn)路線上,一些中微子仍能從另一端穿出來。因此,神秘的中微子無時(shí)無刻不在穿過地球,穿過建筑物,包括我們的身體,但由于它們只參與弱作用力,并不會(huì)造成傷害。
  泡利也因?yàn)轭A(yù)測(cè)中微子而獲得了1945年的諾貝爾獎(jiǎng)。
  
  Q:有沒有什么物質(zhì)由很多中微子組成?
  A:沒有物質(zhì)只包含中微子,但每種物質(zhì)都離不開中微子。過去我們知道物質(zhì)由質(zhì)子、中子和電子構(gòu)成,但量子力學(xué)對(duì)它們做了細(xì)化:12種夸克和輕子(統(tǒng)稱費(fèi)米子)以及4種代表作用力的玻色子。在輕子中,包括電子、μ子(讀“miu”)和τ子(讀“tao”)和相應(yīng)的電子中微子、μ子中微子和τ子中微子。
  Q:既然中微子那么隱秘,我們又如何知道它們存在?
  A:中微子雖然極少與物質(zhì)接觸,但每隔一段時(shí)間,總要與原子發(fā)生碰撞,產(chǎn)生使人們可以觀察到的信號(hào)。1956年弗雷德里克·萊因斯首次檢測(cè)到中微子,為此他獲得了1995年的諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。
  1987年,當(dāng)一顆超新星照亮南半球天空時(shí),物理學(xué)家們注意到一串突然襲來的中微子穿過了他們深埋在礦井中的探測(cè)器。這是中微子探測(cè)器首次用于進(jìn)行重要的天文學(xué)測(cè)量。
  最常見的情況是,實(shí)驗(yàn)中使用大量的水或油。一旦中微子與那些水分子或油分子的電子或原子核相互作用,會(huì)發(fā)出傳感器可以檢測(cè)到的閃光。
  
  Q:這些實(shí)驗(yàn)都在哪些地方進(jìn)行?
  A:為避免干擾,中微子監(jiān)測(cè)器總是位于地面以下。OPERA探測(cè)器就設(shè)立在意大利Gran Sasso的山區(qū),用于接收從CERN發(fā)射的高能粒子束。
  另外,地中海深處數(shù)英里的位置有一個(gè)ANTARES探測(cè)器,南極洲的冰川下埋藏著一個(gè)“冰立方”探測(cè)器。這兩個(gè)探測(cè)器接收的是自然界中的中3YL2LpRm1ygFgOVjYyuCDmpHt1lsDsqYdpHzQZkeHl4=微子。
  
  Q:這次OPERA的實(shí)驗(yàn)是怎樣進(jìn)行的?
  A:整個(gè)實(shí)驗(yàn)從CERN一座建筑內(nèi)的一罐氫氣開始。來自這個(gè)罐子的氫原子被剝離電子,成為裸質(zhì)子,而后借助一系列粒子加速器加速,最近進(jìn)入大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)的主環(huán)。在OPERA實(shí)驗(yàn)中,高能質(zhì)子以10微秒脈沖的形式轟擊一個(gè)石墨標(biāo)靶,產(chǎn)生高能介子。介子隨后衰變成中微子,中微子朝著Gran Sasso的方向消失在地球中。最后,抵達(dá)Gran Sasso實(shí)驗(yàn)室的中微子穿過鉛塊和感光膠片。整個(gè)過程都有非常精確的GPS定位及定時(shí)測(cè)量。所以實(shí)驗(yàn)團(tuán)隊(duì)知道中微子傳播的距離,以及中微子花了多長(zhǎng)的時(shí)間在路上,因此可以測(cè)量速度。
  
  Q:中微子真的跑得比光還快嗎?
  A:研究成果發(fā)布后,OPERA項(xiàng)目的一些資深成員私下認(rèn)為這個(gè)結(jié)果還比較初級(jí),并拒絕署名。目前CERN將組織研討會(huì),可能會(huì)公布實(shí)驗(yàn)細(xì)節(jié),并希望同行對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行檢驗(yàn)。因此,現(xiàn)在還不能說,中微子的速度就一定超光速。值得一提的是,有科學(xué)家猜測(cè),中微子或許是走了“高維”的捷徑(如蟲洞),因此顛覆了四維世界的物理理論。
  
  Q:中微子還有什么特別的地方呢?
  A:大多數(shù)粒子都有兩種:順時(shí)針旋轉(zhuǎn)的和逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)的。而中微子是唯一只會(huì)逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)的微粒,也就是說,它沒有通常意義的反粒子。有些理論物理學(xué)家認(rèn)為,這足以證明額外維度的存在,高維空間才能夠保存那些“失蹤的”右旋中微子。
  或許,看不見的右旋中微子還可以解釋暗物質(zhì)的存在。我們知道,暗物質(zhì)占宇宙物質(zhì)的80%。一種觀點(diǎn)認(rèn)為是暗物質(zhì)將星系聚在一起,防止彼此離散。而右旋中微子可能比左旋中微子重得多,因此可以提供必要的引力。
  
  Q:有沒有什么涉及中微子的實(shí)際用途?
  A:中微子在各種核反應(yīng)過程中產(chǎn)生,也就是說,科學(xué)家將可能通過探測(cè)中微子來獲悉一些秘密核試驗(yàn)或反應(yīng)堆。另外一些科學(xué)家則夢(mèng)想使用中微子作為一種新型通信系統(tǒng)的基礎(chǔ),使郵件可以傳遞到世界另一端,無須使用電線、電纜或衛(wèi)星。

桦川县| 徐水县| 禹州市| 福安市| 石楼县| 武隆县| 江阴市| 普定县| 齐齐哈尔市| 朝阳区| 岳阳市| 洛扎县| 苏尼特右旗| 屯昌县| 丹巴县| 雅安市| 施甸县| 临洮县| 离岛区| 阿拉尔市| 镶黄旗| 尚义县| 昆明市| 梓潼县| 石城县| 丹东市| 通道| 桂平市| 金阳县| 嘉兴市| 韩城市| 宁波市| 九龙城区| 翁源县| 乐亭县| 汉川市| 子长县| 顺义区| 泽州县| 无极县| 和林格尔县|