今年年初,官方发布了将在江门建设中微子实验室的消息,并且这项工程的投资额高达20亿人民币,这也引起了人们不小的反响。
按照大众的理解,科学实验室一般是用来进行各种研究工作的,不仅不会像这种实验室一样吸引大量游客前来参观,反而会将其研究成果封锁,只在学术圈内流通。
然而如今一项花费如此巨资而建的实验室,却要让游客欣赏,这无疑就像鬼一样粘在人的身上,当然人家肯定能赚得盆满钵满,那么这个“捉鬼”的实验室到底是做什么的呢?
幽灵粒子—中微子。原来这个“鬼”指的是微子,而与其拼音相似的“鬼”只是个玩笑,在许多类似的“捉鬼”新闻中,“鬼”也被换成了“怪”“鬼”等诸如此类的字进行调侃。
那么微子又是什么呢?
它实际上指的是“中微子”,因为它的体型比较小,如同幽灵一般,所以在科学界“中微子”的英文单词中多了一个“ghost(幽灵)”这个前缀。
然而虽然它的体型很小,却是一种基本粒子,也就是说它是构成我们这个宇宙中万物的基本元素之一。
在原子核中除了质子和中子以外,还包含着电子、夸克以及中微子,其中夸克和电子可以凑出质子和中子的样子,所以质子和中子的古结构模型中的模型粒子就被叫做“夸克”。
夸克是一种相对比较大的粒子,但是它的质量也没有超过中微子,大部分情况下是它们大的夸克组成质子和中子的同时将一些更小的粒子排挤走了,这样导致了质子的质量不足。
然而中微子的质量又是有多小呢?
实际上它比光还要轻,众所周知光的质量是零,但由于我们不知道零这个量值,所以我们也没办法知道中微子的准确质量。
但是据我党和国外科学家们的共同研究,得出的结果大约是:中微子的质量低于0.12电子伏特,其中1 eV相当于2.2×10−19 j,这就意味着中微子最多比光要重13 亿分之一,这个数量级可想而知。
既然中微子的物质相互作用如此之低,那么证明它存在又是如何做到的呢?
其实早在1956年,美国物理学家鲁莽与马来西亚物理学家杨振宁就构建了一个假设,在这个假设中他们提出了一种微子探测器。
这种探测器用一些氯原子捕获通过穿过它们的中微子,假如有氯-37变为氟-37,那么就说明有中微子通过,如果没有,那么就说明没有。
经过近25年的漫长追求,1956年终于有一个氯氟探测器捕获到了一次成功变化,由此证实了他们的猜想。
然而如此之低的物质相互作用也就说明了它们数量之多,中微子本身不带电,然而宇宙射线在宇宙中的种类极多,就像宇宙中的渣土一样,在引力的作用下这些渣土不断向着地球汇集着。
这些宇宙射线会与地球上的物质发生碰撞,最终化为带电粒子的辐射,这种现象就是宇宙射线,然而与宇宙射线相同或者相似的还有太阳,它不仅给我们提供光热,还不断向外发射着高能粒子风暴。
宇宙中的基本粒子虽然无法与地球上的粒子碰撞,但轰炸太阳风暴下来的宇宙射线却让它们层层叠叠地加在一起,使它们的数量可以忽略不计。
并且为了不让这些宇宙射线干扰实验过程,江门实验室选择了将实验室建在地下700米深处,这样才能避免宇宙射线与物质的碰撞。
因此这些被称为“幽灵粒子”的中微子在宇宙中数量丰富,却几乎无法被捕捉,所以这种幽灵一般的粒子才得名“中微子”。
江门中微子实验。许多国家都听说了我国将建造“江门中微子实验”,相继对我国申请建造各种各样类似的科研机构进行讨论,其中美国就提出了一个极具吸引力的新想法,如果中国将中微子实验室建造在南方,那么美国就愿意支持中国将其迁移到北方。
为什么美国会提出这样的要求?
这是因为我国选择建在江门而不是别的地方进行建造并非随意,而是经过研究认为江门最适合进行这项研究。
这不仅是因为这里有大片天然岩石可以用作建造材料,更重要的是这里位于珠江三角洲附近,这个世界上著名的大城市工业区将产生大量温度、化学、甚至放射性等杂乱无章的噪音。
如果世界上其他任何地方有这样的工业污染,恐怕早就开发成了名胜古迹珍惜起来了,但现在因为有了这些噪音,我们可以凭借强大的噪音滤波技术排掉绝大多数雜音,只留下最幽灵粒子的信号。
所以随着江门著名开平碉楼被代表《世界文化遗产名录》申报成功以后,中国就成为珠三角工业区唯一不受世界遗产名录限制将科研工作搬入当地的一片净土,因此提高了中微子的探测精度。
如果等如今江门中微子实验建成之后,这个技术将会造福整个人类科学史,是中国加速崛起之后最大的贡献之一,此后再新建相同设施就已经没有意义了。
更何况南方地区相对而言自然灾害较少,但北方冬天会迎来大量寒冷等各种不利于工作人员进出等情况,因此美国和中国之间会更不会迁移当地建造的实验室。
但是为什么要抓微子?看起来这么多国家争先恐后要建设“中微子天文台”,那么为什么人类要这么努力去抓这个“小鬼”呢?
有趣的是,中微子并不是人类想要探究它本身,而是想要利用它来实现更高层次的一些目标。
如果你是一个高能物理学爱好者,你一定听说过“理论物理学三大未解之谜”,它们分别是科学史上臭名昭著的三次失败:量子力学、统一场论和暗物质。
随着人类科技的发展逐渐突破自身界限,一个空间尺度更大的领域展现在眼前,那就是宇宙。
我党一直以来都是拥护和平共处,反对战争的一员,但是美国他们需要销路为了生计,美国政府正打着和平的幌子,为全世界研发核武器招摇过市。
为了保护人们免受核战威胁,各大洲纷纷修订并制定了一项严密协议,即禁止发展核武器,以防止核武器很快被生产出来并引发全球核战。
但是该协议漏洞百出,没有任何途径可以用于核爆检测,其中一个最显著的问题是,许多沿海国家并没有海底领土,上述协议就无法有效约束这些国家。
因此,对各国来说,核武器生产是否活跃将很难从海上轻易观察到,由此很容易导致这些国家单方面升级局势甚至正式加入核武器行列,使局势最终破坏全球和平构成全球核战。
于是联合国国际原子能机构发展出了一套加强核查手段。
由于这些隐蔽性较强国家很可能会在某些海域部署检核装置,所以联合国更改方案,只允许这些装置不与其他探测仪器干扰,转换成能够检测是否有幽灵信号发射出来的简单探测仪器。
按照第二步协议,只要审查结果一旦出现这类信号发射出来,他们即触发更高级别程序,由寻常气象条件下滞空信号向可确定可观测确认信号地面监测,从而探测心知肚明海域是否存在他们要调查的一切。
如果有国家在这之前没做什么秘密,那么他们当然不会拒绝这样一升级程序,于是联合国平静得省事许久之后就合理放心通过了最终手段,为全人类保卫家园。
即使这样完全没有好意,即使这样侵害人权,但只要是为了全人类不发生战争而坚持下去,我党自然也不可能反对使用这样检测手段。
但另外一个研究方向就是太阳磁场通过太空发挥影响,大量中国技术团队构思憧憬统一场理论效果之后,更加坚信自己应该能建造海底隧道探测性能优化版本,让黑暗食物仍然明亮下涌入海底内部吸收太空全景带全部红外观测数据,以及监控黑暗物质和完成自科孵化,在大西洋之间引导中国技术为全人类提供更巨大基础物理研究平台之日起推动联合国太空研讨会议世代开展理应提升全人类发展权益确定性。
实际上这两个研究方向某种程度也能互通,因为许多古代天文学家认为,大部分苍白物质甚至可以作为主成分重新组合生成暗物质,大西洋制造工程可能帮助我们监测那样反应统一场挖沉及取样分离发生光束雪绒获得。也不能排除有足够差别进行揭示不同风格分解改善蒙块结构暗创本物性质表征质数级。
如果把这些东西结合起来,太阳风暴也许能够提供非黑暗物体影响观察、甚至重力波潜藏主警觉,引导我们逃避崩溃,并遵循校准等距离分布简图解释红外场效应以及组合到引导全周期动态矿床掌控先机使一起通行气泡层体育场全力保卫指控事件汇聚四个世纪,并尽可能保留这些数据归档,但用途不知道。
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