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中微子的研究进展情况
2011-10-26 中国教育网
  对中微子的研究
  为了研究中微子的性质,各国建造了大量探测设施,比较著名的有日本神冈町的地下中微子探测装置、意大利的“宏观”、俄罗斯在贝加尔湖建造的水下中微子探测设施以及美国在南极地区建造的中微子观测装置。
  1994年,美国威斯康星大学和加利福尼亚大学的科学家在南极冰原以下800米深处安装辐射探测器,以观测来自宇宙射线中的中微子。使用南极冰原作为探测器的安置场所,是因为冰不产生自然辐射,不会对探测效果产生影响。此外,把探测器埋到深处,是为了过滤掉宇宙中除了中微子之外的其他辐射。
  宇宙中微子的产生有几种方式。一种是原生的,在宇宙大爆炸产生,现在为温度很低的宇宙背景中微子。第二种是超新星爆发巨型天体活动中,在引力坍缩过程中,由质子和电子合并成中子过程中产生出来的,SN1987A中微子就是这一类。第三种是在太阳这一类恒星上,通过轻核反应产生的十几MeV以下的中微子,目前还无法搞清楚的太阳中微子就是其中之一。第四种是高能宇宙线粒子射到大气层,与其中的原子核发生核反应,产生π、K介子,这些介子再衰变成中微子,这种中微子叫“大气层中微子”。五是宇宙线高能持子与宇宙微波背景辐射的光子碰撞产生π介子,这个过程叫“光致π”, π介子衰变产生高能中微子,这种中微子能量极高。第六种是宇宙线高能质子打在星体云或星际介质的原子核上产生核反应生成的介子衰变为中微子,特别在一些中子星、脉冲星等星体上可以产生这种中微子。第七种是地球上的物质自发或诱发裂变产物β衰变产生的中微子,这类中微子是很少的。
  泡利提出中微子假说时,还不知道中微子有没有质量,只知道即使有质量也是很小的,因为电子的最大能量与衰变时放出的总能量很接近,此时中微子带走的能量就是它的静止能量,只能是很小的。1998年6月,日本科学家宣布他们的超级神冈中微子探测装置掌握了足够的实验证据说明中微子具有静止质量,这一发现引起广泛关注。来自24个国家的350多名高能物理学家云集日本中部岐阜县的小镇神冈町,希望亲眼目睹实验过程。美国哈佛大学理论物理学家谢尔登·格拉休指出:“这是最近几十年来粒子物理领域最重要的发现之一。”
  超级神冈探测器主要用来研究太阳中微子。太阳是地球上所有生命的源泉,也是地球表面最主要的能量来源。事实 上,到达地球太阳光热辐射总功率大约是170万亿千瓦,只占太阳总辐射量的22亿分之一。爱因斯坦相对论的质能关系式使人们了解了核能,而太阳正是靠着核反应才可以长期辐射出巨大能量,这就是太阳能源的来源。在太阳上质子聚变和其他一些轻核反应的过程中不仅释放出能量,而且发射出中微子。人们利用电子学方法或者放射化学的方法探测中微子。1968年,戴维斯发现探测到的太阳中微子比标准太阳模型的计算值少得多。科学还无法解释太阳中微子的失踪之谜,也许是因为中微子还有许多我们不了解的性质。
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