中微子真的能穿透任何物体吗?中微子可以穿透黑洞吗?

2022-07-27 01:33:12 文章来源 :网络 围观 : 评论
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  “中微子”的穿透力确实强的吓人,这也是它最大的特点,但并不是说它就不和任何物质发生反应,只是发生的概率极其低而已。那为什么它的穿透力特别强呢?

  这事其实应该从β衰变聊起,那啥是β衰变呢?其实指的是原子核内的中子在弱相互作用下发生衰变,成为了一个质子和一个电子,还有一个中微子的过程。

  当然,最早科学家可都不是这么想的。因为,他们的设备其实没有那么灵敏,导致他们一直没找到中微子。然后,他们把反应前后的能量和动量一算,他们就无语了,除了电荷守恒了,能量和动量咋还不守恒呢?

  这简直要颠覆物理学的铁律“守恒律”,所以当时其实困扰了许许多多的科学家。甚至连一位超神级别的物理学家都栽了跟头,这就是尼尔斯·波尔。他就提出,可能在微观世界“能量守恒定律”是不成立的,试图要用这样的办法来解决问题。

  不过,还是有明白事的人,他就是号称“上帝之鞭”的泡利,这个人怼起科学家来眼睛都不眨的,连爱因斯坦每次上台演讲都要瞅一眼泡利来没来。他就在一次大会上提出。

  可能你要纳闷了,不是缺失了能量么?为啥泡利提的是质量。实际上,这和很多人的误区有关,许多人常常认为爱因斯坦的质能方程适用于核物理,讲的是“质量转化为能量”的事情。

  实际上,质能方程的适用面特别广;而且质能方程也可以叫做质能等价,其实说的是质量和能量是一回事,它们其实是一个东西的两个面,而不是相互转化的关系。因此,在微观世界中,为了方便实验,科学家会把粒子的质量和能量都等价于能量来进行计算。尤其是在高能加速器进行粒子对撞时,探测的就是能量。

  科学家就是把狭义相对论中的质能等价和量子力学结合到一起得出了量子场论,提出的粒子物理标准模型的。

  我们再回到正题,实际上泡利的坚持是对的,后来费米把他提出的这个粒子命名为中微子。

  当然光是命名是没有任何意义的,还得找到才行。可中微子其实一点都不好找。有这么几点原因:

  我们说了造成中微子穿透力特别强的原因,现在我们再来说说具体体现出来的效果。我们可以来看三个数据:

  所以,基于上面的描述,我们并不能说中微子并不和任何物质反应,只是反应的概率极其低,导致它的穿透力特别特别强。

  中微子通常通过弱相互作用发生反应,科学家观测中微子的方法其实就是利用了这个特点。它会和水中的氢原子核(也就是质子)发生反应,产生一个中子和一个正电子。

  这也解释了为什么中微子探测器总是装的满满的纯水,比如:日本神冈中微子探测器,就是地下矿井中装了5万吨的纯水。

  除了会参与弱相互作用之外,中微子还会变身,早期科学家在观测太阳中产生的中微子时,观测到的中微子数量一直就只有理论值的1/3,这问题困扰了科学家很长很长的时间。直到2001年,科学家才发现,中微子实际上是有3种,这也就算了,更让人捉摸不透的是,它们还会相互转化,这也被叫做中微子振荡。

  正是基于中微子这些奇怪的特性,人们也管中微子叫做:幽灵粒子。我们可以总结一下,中微子之所以穿透力强,是因为质量很小,速度快,电中性,不参与电磁相互作用,而观测需要利用电磁相互作用。但它也并不是完全不参与反应,它还是参与弱相互作用的,只是概率极其低。所以说,它能穿越任何物体并不十分准确。除此之外,中微子一共存在三种,它们之间还会相互转化,也被叫做中微子振荡。

  遇事不决,量子力学,量子菌来回答这个问题。

  中微子确实是宇宙中的隐身侠,可以穿透大部分天体,但是碰到黑洞照样被吸引。

  中微子的来历

  神奇的中微子,它的发现也是很偶然的,上世纪初科学家玻尔等人研究β衰变,发现部分能量不知去向,玻尔甚至怀疑在β衰变中能量并不守恒。

  但物理届的毒舌,号称上帝之鞭的泡利对玻尔的想法进行的抨击,他提出一个假设,在β衰变中应该有一种新的粒子释放出来,带走了部分能量,但这种粒子以当时的技术很难检测。

  后来,费米将这种微小的中性粒子命名为“中微子”,直到1956年,人们才大海捞针一样观测到了中微子,从而确认这个隐身粒子的存在。

  中微子的探测

  目前最有名的中微子探测器,就是日本的超级神冈探测器。东京大学在在千米深的矿井里建造成一个大型中微子探测器,采用5万吨高纯水做介质,容器的内壁上安装了11200个光电探测器,用来检测中微子在在5万吨水中经过时产生的切连科夫辐射。自投入以来,已经给日本产生了数个诺贝尔奖级别的成果。

  中微子的穿透性

  中微子确实具有超强的穿透力,由于它尺寸很小,又不带电,与其他基本粒子只有极其微弱的弱相互作用,中微子就拥有了极其强大的穿透力,成为宇宙中的隐形人,地球对它来说也算是透明的。

  但一物降一物,中微子有非常小的质量,这就让它难以逃脱黑洞的吸引,可以想象连光都无法逃脱的黑洞奇点,中微子想穿越过去,也是无能无力。

  中微子穿透力确实很强,但还是会和一些东西发生相互作用,只是概率很小很小很小。能发生相互作用,就说明它还是有可能被一些物体给挡住的。

  关于中微子如何被发现的,前面的回答说的很详细了,我简述一下就是,然后说点现在理论上关于中微子的一些新认知。

  20世纪初,人们实验发现β衰变会出现“能量不守恒”现象。这对刚刚才革了经典学命的量子学派们来说,像嗅到了肉一样兴奋,如果能再把“能量守恒定律”的命革掉,那真的是彻底颠覆了世界。

  但1930年,沃尔夫冈?泡利还是以“能量守恒”的角度,给出了一个解释,并预言了一个当时无法观测的“幽灵粒子”,这就是中微子。

  泡利认为,β衰变却失的那一部分能量,应该是生产了一个不和电磁波作用的新粒子,所以我们观测不到。

  因为不带电,泡利想把它叫做“中子”,但这个名字已经被人用了。因为这个粒子很微弱,于是就叫“中微子”了。

  在当时“中微子”仅仅也只是一个想法而已,观测不了,也证明不了。

  1933年,费米在此基础上,建立了对弱相互作用的研究,也引领我们知道了弱力的存在。

  至于“中微子”后来如何被检测到的?

  一名中国人启到了引导性作用。1941年还在抗日战争时期,王淦昌在美国《》上发表了一篇名叫“”的论文,给出了一个具体测试中微子反冲能量的方法。

  二战后,弗雷德·雷恩斯(Fred Reines)开脑洞的想到在爆炸现场来检测中微子,最后美国人在的核反应堆上第一次实验检测到了中微子。

  作为有“幽灵粒子”之称的中微子,大家对它最大的认知就是穿透性,但它最诡异的特征并不是是穿透性。在粒子族群中,它更像一个“变色龙”。

  首先,中微子有质量,

  以“标准模型”来看,中微子应该是没有质量的,但事实上现代物理学实验发现中微子具有质量,只是很微小。1998年,高木凯田教授和阿瑟·B·麦克唐纳教授凭这一发现,获得了2022年诺贝尔物理学奖。

  其次,中微子不仅具有质量,还拥有“三色”。

  “色”是一个物理学概念,并不是真正意义上的颜色,可以理解为三种类型。而且每种类型的中微子质量也是不确定的,而是三种可能质量的混合。

  然后,中微子这三种类型,是“三位一体”的。

  在传播的过程中,中微子在“”间不停转换,并且每种类型的中微子质量也是不确定的,而是三种可能质量的混合。也就是说,它的质量还可以忽大忽小,而且我们并不知道这三种质量的具体数值。

  最后,中微子具有一种“手性”。

  简单理解下“手性”,想象我们的双手就行了,左右看似一样,实则不一样。目前我们观测到的中微子都是“左手性”的,还没发现其“右手性”的存在。

  如果有“右手性”的中微子存在,那么它一定不与我们已知的力相互作用,而且“右手性”中微子应该很重,才能与很轻的“左手性”中微子相匹配。

  而这种很重的“右手性”中微子,一直也是暗物质的候选对象。

  如果说,希格斯粒子促成了“标准模型”的成形,那中微子就是来给“标准模型”拆台的。目前前沿的粒子物理学,要研究的重点对象就是中微子。

  但中微子太难探测了,地球面对太阳的一面,每秒钟每平方厘米,会遭到650亿个中微子轰击,但几乎全都会穿过地球。

  答:中微子属于轻子,而且质量极小,基本只参与弱相互作用,而弱相互作用的尺度在10^-19米数量级,所以中微子的穿透能力极强;就算是一光年厚的铅板,一个中微子也能轻松穿过而不被吸收。

  中微子是粒子物理学中最神秘的粒子之一,每秒钟有超过万亿个太阳发出的中微子穿过我们身体,但是我们丝毫感觉不到,这是因为中微子有着几点特殊的性质。

  在上世纪,科学家发现在物质的β衰变中,有一部分能量消失了,甚至连当时的量子力学领袖波尔,也认为在β衰变中能量守恒率不成立。

  为了解决这个问题,奥地利科学家泡利,提出了一种不带电荷的微小粒子,带走了β衰变中的能量;直到1956年,科学家才在实验中观测到这种粒子——中微子。

  中微子不带电,所以不参与电磁相互作用,使得人类一般的仪器无法探测到中微子。

  在标准模型中,中微子被认为静止质量为零;但是在众多中微子实验中,中微子表现出微小的质量,大概只有电子质量的千万分之一;如此微小的质量,注定了中微子参与万有引力作用很弱。

  中微子属于轻子,轻子都是不参与强相互作用的;光子会被原子吸收,是因为光子参与电磁相互作用,电磁相互作用属于长程力。

  所以中微子基本不和原子发生相互作用,可以轻松穿过厚厚的金属板;甚至是一亿个地球排起来,中微子也能从中穿过。

  中微子参与弱相互作用,而弱相互作用的尺度为10^-19米,要知道氢原子核的直径才10^-15数量级,所以中微子几乎不与普通物质参与作用。

  除非是中子星物质、黑洞等等,有着致密原子核与超强引力的地方,能大大增加中微子参与弱相互作用的概率,以及被强引力束缚。

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  就目前来看,我们可以观测到的物质只占宇宙总量的不到5%,剩余的暗物质和暗能量。

  暗能量是目前宇宙中最多的物质,因此,也是绝对的主导,它能提供一个与引力相反的作用,也就是排斥力,宇宙在这个排斥力的作用下加速膨胀。

  而在这不到5%的已知物质当中,中微子占比不少,同时是最难被观测的,观测它的难度堪比观测暗物质和暗能量。

  在上世纪50年代~70年代之间,科学家以狭义相对论和量子力学为基础,建立了一套粒子物理标准模型。

  在这个理论当中,科学家预言了几十种粒子的存在。大多数在当时就已经被找到了。

  只有中微子在2000年才完全找全,加上2012年的希格斯玻色子的发现,粒子物理学标准模型才得以完善。由此,我们可以知道中微子有多么难找了。那中微子为什么那么难找呢?

  其实有一个很关键的因素就是:穿透力超强。

  关于中微子的穿透力到底有多强,我们可以来看几组具体的数据:

  所以,一直流传着一种说法,如果一定要挡住中微子,那至少得搞个几光年厚的钢板才行。

  那么问题来了,中微子为什么穿透力那么强呢?要知道,中微子和电子、夸克等基本粒子一样,都是基本粒子,但唯独中微子有这样的特性。这其中是不是有什么玄机?

  这要从宇宙中的四种基本作用力说起,它们分别是强力、弱力,电磁力以及引力。

  强力和弱力也被称为核力,实际上是在原子核层面的一种作用力,我们平时接触不到。引力是物质之间彼此的吸引力,苹果从树上掉下来,地球会绕着太阳转都和引力有关。而我们日常生活中接触的到的,除了引力其实都是电磁力,摩擦力,支持力,弹力都属于电磁力。

  这四种力强度也不同,强力最大,电磁力其次,然后是弱力,最后才是引力。

  这四种作用力有啥用呢?我们都知道,这个世界其实是由基本粒子构成的,但是基本粒子并不会平白无故就构成物质。之所以基本粒子可以构成物质,实际上就仰仗着四大作用力,它们好比胶水一样,把基本粒子聚合在一起。

  而中微子穿透力很强的缘故就在于我们自身观测的手段上。我们一般的观测其实是利用电磁力,人眼或者设备接受光子,也就看到了。如果用手去触碰,其实也是电磁力在作祟。至于引力,我们可以利用牛顿力学来计算。

  而中微子是呈现电中性的,意思是它不参与电磁相互作用。也就是说,我们看不到它(包括观测设备),其次,我们也摸不到它,它可以直接穿透我们的身体,而我们感受不到任何的阻碍。

  其次,它的质量超级小,我们目前已知最小质量的基本粒子是电子,而中微子要远比电子小的多得多,只有电子的百分之一左右,几乎接近于0。正是因为质量实在太小,所以连测算它的质量都很难测算准。所以,想要利用引力来发现它几乎是痴心妄想。

  除了这两个特性,中微子还有一个其他基本粒子没有的开挂特点:中微子振动。意思是说,其实中微子一共有三款,关键是它很善于变身,最早的时候科学家观测太阳的中微子时,测到的结果永远是理论值的三分之一。经历了几十年,科学家才发现,传播的过程中会在相互转化。这就增加了寻找它的难度。

  正是因为这三个特点,中微子被称为幽灵粒子。而且两个特点注定了中微子的穿透力是极其强大的,为了找到他,科学家利用的是弱相互作用力,简单来说就是让中微子和水中的氢原子核发生反应。当然,这个概率是极其低的。

  所以,捕捉中微子的实验一般都被安排在地下,日本神冈中微子探测器就是建在地下的矿井当中,实验装置中装满了5万吨的纯水。

  这也解释了为什么中微子探测器总是装的满满的纯水,比如:日本神冈中微子探测器,就是地下矿井中装了5万吨的纯水。即使是这样,捕捉到的中微子也是少得可怜。

  什么是中微子,中微子真的能穿透任何物体吗?今天我们就来全方位了解一下中微子。

  什么是中微子

  中微子,被称为“幽灵粒子”,属于轻子,这里我和大家科普一下基本粒子,现今在「标准模型理论」的架构下,已知的基本粒子可以分为组成物质的费米子以及传递力的玻色子。

  

中微子真的能穿透任何物体吗?中微子可以穿透黑洞吗?

  传递力的(规范)玻色子有四种:

  1传递电磁力的光子、2传递引力的引力子、3传递核强力的胶子、4传递弱力的玻色子,最后还有一种赋予所有粒子质量的希格斯玻色子(上帝粒子)。

  物质宇宙就是由上述这些物质性的费米子以及传递力的玻色子所构成。

  而费米子是依随费米-狄拉克统计、角动量的自旋量子数为半奇数(1/2,3/2…)的粒子。费米子遵从泡利不相容原理,即不能两个以上的费米子出现在相同的量子态中。

  根据标准理论,费米子均是由一批基本费米子构成的,而基本费米子则不可能分解为更细小的粒子。基本费米子分为2类:夸克和轻子。而这2类基本费米子,又分为合共24种味(属性):

  · 12种夸克:包括上夸克 (u)、下夸克 (d)、奇夸克 (s)、粲夸克 (c)、底夸克 (b)、顶夸克 (t),及它们对应的6种反粒子。

  · 12种轻子:包括电子 (e-)、μ子 (μ-)、陶子 (τ-)、电中微子(νe)、缈中微子(νμ)、陶中微子(ντ),及对应的6种反粒子。

  中微子具有什么样的特性!

  中微子是一种难以捉摸的基本粒子,属于轻子,它们质量非常小(有的小于电子的百万分之一),有三种类型,即电子中微子、μ中微子和τ中微子,分别对应于相应的轻子:电子、μ子和τ子。所有中微子都不带电荷,不参与电磁相互作用和强相互作用,但参与弱相互作用和引力相互作用。太阳、宇宙线、核电站、加速器等都能产生大量中微子,

  中微子能够以接近光速运动,号称宇宙间的“隐身人”,也被称为“幽灵粒子”。

  一颗中微子在太阳内核产生后,只要2秒就可以离开太阳表面,然后以近光速的速度飞行八分钟后到达地球。它们毫无阻碍地穿过整个地球只需要0.02秒,每秒钟有超过万亿个太阳发出的中微子穿过我们身体,但是我们丝毫感觉不到。

  事实上,如果你把大拇指竖起来,每一秒钟,就有700亿中微子从你的拇指中穿过。

  中微子假说的提出史

  19世纪末20世纪初在人们对放射性的研究中。研究者发现,在量子世界中,能量的吸收和发射是不连续的。不仅原子的光谱是不连续的,而且原子核中放出的阿尔法射线和伽马射线也是不连续的。

  这是由于原子核在不同能级间跃迁时释放的,是符合量子世界的规律的。奇怪的是,物质在β衰变过程中释放出的由电子组成的β射线的能谱却是连续的,而且电子只带走了总能量的一部分,还有一部分能量失踪了。

  按理说,中子衰变成一个质子和一个电子 (n → p + e) 的话,电子的能量应该永远是中子和质子的能量差。但实际测量到的电子却有各种能量,并且都比预测的能量要小。

  物理学上著名的哥本哈根学派领袖尼尔斯·玻尔据此认为,β衰变过程中能量守恒定律失效。

  1930年,奥地利物理学家泡利在自己信件里提出了一个假说,认为在β衰变过程中,除了电子之外,同时还有一种静止质量为零、电中性、与光子有所不同的新粒子放射出去,带走了另一部分能量,因此出现了能量亏损。这种粒子与物质的相互作用极弱,以至仪器很难探测得到。未知粒子、电子和反冲核的能量总和是一个确定值,能量守恒仍然成立,只是这种未知粒子与电子之间能量分配比例可以变化而已。

  1931年,泡利在物理学会的一场讨论会中指出,这种粒子不是原来就存在于原子核中,而是衰变产生的。泡利预言的这个窃走能量的“小偷”就是中微子。1932年查德威克发现中子之后,意大利物理学家费米将泡利的“中子”正名为“中微子”。

  泡利信件关于中微子假说原文

  检测中微子存在的方法

  提供中微子检测方法的科学家名字叫做王淦昌,他为我们熟知的身份是两弹一星元勋。

  1940年初,王淦昌在查阅国外一些科学期刊时看到一些论述可以产生中微子的核反应,其反应式多为:A → B + e+ + ν 。式中A、B为反应前后的两种元素,e+为正电子,ν为中微子。他觉得这种反应式生成三种物质(B、e+和ν),太复杂,不容易准确测定中微子的质量和能量,应该另辟新的途径。

  王淦昌在经过反复思考,他想到用“K电子俘获”的方法来寻找中微子。

  什么是K电子俘获呢?绕核旋转的电子有许多层,最靠近核的那一层被称为K层,如果原子核俘获其K层的电子,这就是K电子俘获。在这一过程里,核不发射电子,而是从最靠近核的K层轨道上俘获一个电子。其反应式为:A + e- → B + ν 。式中e-为电子。在这种反应过程后,只有两个粒子(反冲核B和中微子ν),这两个粒子的动量是完全确定的。如果选用比较轻的原子核,反冲核动量比较大,更容易测量。

  1942年1月,美国《物理评论》发表了王淦昌的这篇《关于探测中微子的一个建议》,这篇论文非常详细具体地提出了通过轻原子核俘获K壳层电子释放中微子时产生的反冲中微子的创造性实验方法,王淦昌甚至详细具体到建议用Be7的K俘获过程作研究。

  并且指出:“测量放射性原子的反冲能量或动量是获得中微子存在的证据的唯一希望。”。

  而美国物理学家艾伦看到论文之后,立马进行了实验,艾伦测到了Li7的反冲能,实验结果肯定了王淦昌的构想,并发表了论文《一个中微子存在的实验证据》。这个实验首次证实了中微子的存在,轰动了整个物理学界。

  1946 年,王淦昌又在美国《物理评论》杂志上发表了《建议探测中微子的几种方法》,在论文里又提出了三种验证中微子的方法,除此之外,王淦昌还提出了通过裂变检测中微子的全新思路,这是在之前科学界从未有人提出过的构想,这为中微子的研究打开了全新思路。共有9位科学家根据王淦昌的方法验证了中微子,获得了诺贝尔奖。

  总结

  如今,中微子的神秘面纱还没有完全揭开,科学家目前对中微子的研究也还在如火如荼进行中,比如对中微子振荡的研究与探索。

  曾经,我写了一篇文章,也是关于描述中微子的,当时的题目的大致意思是:在中微子的面前不存在障碍物,它能瞬间穿透地球,十亿个中微子正在穿透你的身体!然后就被无情的扣分了,你是不是也觉得我这个题目夸张了。

  不过我想告诉你的是:这是事实!因为中微子属于轻子,中性粒子,这说明它不参与电磁作用,而且速度极快,基本接近光速,只会发生很弱的弱相互作用,所以穿透能力极强,据说一光年的铅盾可以阻挡住中微子!这什么概念?真的挡不住啊!

  先让我们回到20世纪20年代末。那时我们不仅知道地球上所有的东西都是由原子组成的,我们还知道原子是由原子核组成的,原子核带正电荷,有大有小,电子带负电荷,质量更小,体积也很小。

  然而,上图中的放射性衰变存在一个问题。具体来说,就是上图中经历β衰变的原子核。有什么问题呢?貌似能量守恒对它们不起作用!

  能量守恒说的是什么:能量不能被创造或毁灭,但可以从一种形式转换成另一种形式!即使是质量也一样,因为爱因斯坦说了,质量也是能量的一种形式。

  这就是方程E = mc2告诉我们的!

  那么我说能量守恒不起作用是什么意思呢?举一个最简单的例子:氚。宇宙中的氢是最简单的原子:一个质子代表原子核,一个电子绕原子核旋转。但是我们可以用原子核的一个质子和一个中子组成一个氢原子,叫做氘,或者我可以用一个质子和两个中子组成氢原子,叫做氚。

  普通的,没有中子的氢和稀有的,只有一个中子的氘,原子核是稳定的,但是氚的两个中子,在大约12年后会经历衰变!下图:一个中子衰变质子释放电子。

  我们所要做的就是,如果能量和动量守恒,那么测量氚,氦-3和粒子(电子)的质量,然后就会知道释放的电子应该有多少动能,每次释放出来的电子能量都应该是一样的!这个能量略大于18kev。

  但是当我们测量电子的能量时,我们发现了不寻常的事?

  它们中很小很小的一部分有大约18kev的能量,几乎达到了预期的量。但是绝大多数释放出来的粒子能量要低得多。能量出现了不守恒,那么如果是你,你如何想这个问题?

  尼尔斯·玻尔当时这么想的,他提出了一个观点:也许能量并不是守恒的,当发生衰变时,会损失一点点能量,开始时的能量比结束时的能量要多。

  

中微子真的能穿透任何物体吗?中微子可以穿透黑洞吗?

  沃尔夫冈?泡利(上图左,与海森堡和费米在一起)有一个大胆的新想法。他假设:能量和动量守恒是没错的,那么就说明我们并没有看到释放出来的所有粒子。

  也许,除了氦-3原子核和电子,还有一个十分微小,不带电的中性粒子,带走了丢失的能量和动量。1930年他把这个粒子命名为“中微子”,意思是“小中性人”。但当时并没有发现这种粒子!

  在20世纪30年代、40年代和50年代早期,随着中子的发现、、氢弹的出现以及第一座核电站的建造,核物理学和粒子物理学有了很大的发展。

  事情是这样的。核电站的工作原理是将具有放射性的铀棒插入水中,在水中,铀除了被浓缩成可裂变材料外,还会通过一系列重大的放射性衰变,最终以稳定的铅元素达告终停止衰变。在这个过程中,每次发生衰变,一个原子都会产生一种理论上的高能中微子(反中微子)。

  如果氚放射性衰变,形成了氦-3,一个电子,和一个反中微子,那么我们就能使相反的情况发生!

  反过来是什么?拿一个这种高能量的反中微子,把它敲进氦-3!会发生什么?理论上会生成一个氚原子(很难检测)和一个正电子(很容易检测到)!

  因为物质中充满了电子,正电子的反粒子。当一个电子和一个正电子碰撞时,它们产生的两个光子的能量与一个电子(或正电子)的质量相同:511kev !

  当然,其他物质也会产生光子。所以要进行两次实验:一次在核电站附近(核电站会产生大量的反中微子),科学家检测到了大约500个理论上的反应,一次在远离核电站的地方,只得到大约200个反应!

  这就是发现中微子的方法!尽管中微子早在1930年就被提出,但直到1956年才被弗雷德·雷恩斯(Fred Reines)和克莱德·科温(Clyde Cowan)发现,他们用氯化镉代替了氦-3,但是基本的物理原理是一样的。

  不仅泡利因此获得了诺贝尔奖,恩里科·费米(Enrico Fermi)也获得了诺贝尔奖,因为他计算出了中微子的反应速率和截面,雷恩斯和科恩也获得了诺贝尔奖,他们利用费米的成果设计了他们的检测实验!

  这样的实验毫无疑问地证明了中微子的存在。

  中微子,字面意思就是微小的电中性粒子,又叫做微中子,具有微小的质量,是电子质量的百万分之一,和电子,μ子,τ子同属于轻子一类,主要来源三部分。

  因为电中性,并且属于轻子,所以中微子不参与强相互作用和电磁作用,只有参与引力作用和弱相互作用。

  而弱相互作用的尺度在亚原子尺度,引力作用在微观基本上就没有作用,加上接近光速的速度,它确实可以很容易地穿透大量的物质而不会受到阻碍。

  

中微子真的能穿透任何物体吗?中微子可以穿透黑洞吗?

  但是并不意味着它可以穿透任何物质,实际上,只要厚度足够,空气都可以拦截下它,更别说其他密度更大的物质,什么都拦不住我们就根本不可能捕获知道它的存在了。

  探测中微子的方法很多,比如超级神冈探测器利用纯度极高的重水探测太阳中微子,这些小颗粒在穿过水中时,速度可以比水中的光速还快,因此会反应产生一种叫做切连科夫辐射的蓝光,可以利用感光元件捕获,甚至可以用眼睛直接看到,从而间接证明。

  研究中微子的科学家多是采用这种间接方式,直接地让中微子撞上原子核或者其他基本粒子参与弱相互作用,真的很难,微观世界很空旷的。

  比如一个人,细微到亚原子尺度,人体99.99%的空间都是空无一物。

  图片来源网络,侵删。

  中微子是一个很大的复合粒子,是一个封闭的磁环,不受电磁力的作用,所以可以穿透任何物质。

  大家关注我的头条账号“得微道”看看我的《道子宇宙论的自然哲学原理》,里面都有解释。

  自然界的四种力量有着巨大的不同。相对而言,如果我们以强大的力量为1,电磁力是10?2,弱者是10?6和重力是10?40。这些都是近似。

  因此,当粒子被物质“阻挡”时,通常是电磁力造成的。

  然而,中微子却感觉不到强的或电磁力。这意味着它与其他物质的相互作用非常弱。

  事实上,一个中微子将穿过固体物质(比如金属)大约一光年,然后才极有可能发生相互作用。

来源:文章来源于网络,如有侵权请联系我们删除。
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