中微子号称幽灵粒子,是粒子物理学中最神秘的粒子,在上世纪,科学家发现物质的β衰变过程,衰变前后不遵循动量守恒和能量守恒;为了解释这一奇怪现象,在1930年,物理学家泡利提出了一种微小的不带电粒子,也就是现在称作的中微子。
20多年后,科学家才用实验证实了中微子的存在,实验原理是:在核反应堆中的物质,通过β衰变生成反中微子,然后反中微子和质子发生作用,生成中子和正电子;只有证明两个反应之间存在直接联系,就说明有一种未知粒子传递了能量和动量,该实验的科学家也因此获得1995年诺贝尔物理学奖。
中微子不带电,所以不参与电磁相互作用,质量大约只有电子的千万分之一,所以中微子的万有引力作用非常弱,而且中微子不参与强相互作用。
检测中微子唯一的手段,就是利用中微子参与弱相互作用,然后产生其他粒子来间接探测;可是弱相互作用在10^-18米(比质子直径还小1000倍)尺度有效,以至于中微子的穿透能力非常强,极难进行探测。
在太阳内部进行的核聚变反应,就有大量的中微子生成,比如氕核的聚变方程为:
1H+1H→2D+e(+)+v,ΔE=1.442MeV;
其中v就是中微子,太阳产生的中微子最终会到达地球,据估计,每秒钟有1000万亿个中微子穿过人体,哪怕是在晚上也不例外,因为中微子可以轻松穿过地球。
目前围绕中微子还存在很多谜团,比如质量之谜、速度之谜、中微子震荡之谜等等;或许有关中微子的问题,能解决现在天文学中的暗能量和暗物质谜团,以及揭示宇宙的演化过程。
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