在南极,沉积着无边无际、几干光深的冰雪,这些冰雪经过百万年的挤压,非常纯澈晶莹。
看到此情此景,你或许想吟诗一首:南极风光,千里冰封,万里雪飘。而科学家想到的是,利用这个天然的冰天雪地,布下天罗地网,来捕获“幽灵粒子”中微子—南极风光,千里冰封,幽灵粒子,无处可逃。
那么,什么是中微子r为什么要去南极捕获中微子?南极又有什么得天独厚的条件呢?
“幽灵粒子”中微子
在基本粒子里面,有一种很特别的粒子叫中微子(neutrino)。我们用“中”、“微”“独”“快”“变”来描述它:
·中:它是中性的(这是neutr这个词根的意思),既不带正电,也不带负电,所以不会受到电磁场的影响。
·微:它轻得几乎没有质量,这是ino(小)这个意大利语词根的意思。
·独:它可以畅通无阻地穿过所有物质,包括太阳和地球都无法阻挡它或者改变它的方向。它好似一个特立独行的怪侠,和我们这个可见的世界,几乎不发生任何相互作用。
·快:它快得接近光。
·变:它有三种不同的形态——电中微子、μ中微子和T中微子。有趣的是,这三种形态是可以互相改变的——它在空中是一个形态,等穿过地球却可能变成另一个形态。
这种行为诡异的粒子,我们又叫它“幽灵粒子”。
在所有的基本粒子中,人们对中微子了解最晚,也最少。实际上,大多数粒子物理和核物理过程都有中微子的产生,例如核反应堆发电(核裂变)、太阳发光(核聚变)、天然放射性(β衰变),甚至是我们的人体也产生中微子!
不过,科学家想研究的是来自太空的高能中微子,这些高能中微子身上可隐藏着很多宇宙的秘密:中微子不仅在微观世界最基本的规律中起着重要作用,而且与宇宙的起源和演化有关。所以,对于物理学家来说,任何有关中微子的线索都可谓价值连城。
那么,这些带着宇宙奥秘的高能中微子来自哪里呢?恒星的爆炸、黑洞对天体的吞噬等极其剧烈的宇宙现象是人们找到的答案。比如,科学家之前探测到了来自超新星的高能中微子。当恒星内部核燃料消耗殆尽时,它就会变得不稳定,并最终爆炸(也叫超新星爆发)。爆炸会激发一系列的核反应,这些核反应就会产生大量的高能中微子。还有一种高能中微子是来自宇宙线与宇宙微波辐射背景的光子的相互作用。