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日本用5萬噸超純水做什么實驗

文章出處:admin 人氣:發表時間:2019-11-04

日本早在多年以前就開始儲備淡水資源,而日本的科學家甚至瘋狂到儲備5萬噸“超純水”,超純水比純凈水的純度要高出4000倍左右,使用這么多的超純水究竟是為了什么實驗呢?


1982年,日本在本州島中部地下約1000米的地方建立了“神岡核子衰變實驗”探測器。早期是為了研究質子的衰變,后來因所處的條件十分適合中微子探測,在三年后追加投資一個億美元,“超級神岡探測器”由此誕生。而要探測到中微子,必不可少的就是大水桶和超純水了。

 


我們實驗室常用的超純水設備,也無法將水中物質全部去除,而在日本的研究室,采用的去除物質的設備要比常用超純水設備更加先進,而這樣制取的超純水竟然達到了5萬噸,這是一個怎樣的巨大的實驗計劃。


中微子個頭小、不帶電,可自由穿過地球,自旋為1/2,質量非常輕(有的小于電子的百萬分之一),以接近光速運動,與其他物質的相互作用十分微弱,號稱宇宙間的“隱身人”??茖W界從預言它的存在到發現它,用了20多年的時間。


中微子是一種難以捉摸的基本粒子,有三種類型,即電子中微子、μ中微子和τ中微子,分別對應于相應的輕子:電子、μ子和τ子。所有中微子都不帶電荷,不參與電磁相互作用和強相互作用,但參與弱相互作用和引力相互作用。它們質量非常小,不帶電。太陽、宇宙線、核電站、加速器等都能產生大量中微子。中微子的探測比較困難,與其他物質的相互作用十分微弱,被稱為“鬼微子”,它們可以輕松地穿過人體、建筑,甚至地球。所以,中微子在概念被提出20幾年后,科學家才在實驗室中觀測到這種神秘粒子的存在。

 

 


以前人們以為中微子是沒有質量的,永遠以光速飛行。1998年日本的超級神岡實驗發現它們可以從一種類型轉變成另一種類型,稱為中微子振蕩,間接證明了它們具有微小的質量。不過這個質量非常非常小,1998年之前還沒有測出來,它們的飛行速度非常接近光速,1998年之前也沒有測出與光速的差別。由于它很難探測,是我們了解最少的基本粒子,現在還存在大量的未解之謎。


關于中微子的研究,也催生了中微子天文學的產生,成為了目前非常前沿和熱門的研究領域。就拿天文學家手里的武功秘籍宇宙微波背景輻射來說,它其實是宇宙大爆炸的余熱,在宇宙大爆炸之后,38萬年的時候,才開始在宇宙中傳播。也就是說,通過宇宙微波背景輻射,我們可以知道宇宙38萬年之后的歷史,但前38萬年的歷史,我們是沒辦法知道的,這就可以通過觀測“中微子”來實現。


中微子的觀測能夠讓我們更加了解微觀世界的物理現象,同時幫助我們完善天文學中,恒星,黑洞的相關模型,還能幫助我們掌握更多有關宇宙起源和演化的信息不過,中微子目前還存在很多沒搞清楚的問題需要科學家們去解決。

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