热点关注:  
放射性同位素 粒子加速器 辐照杀菌 无损检测 高新核材 辐射成像 放射诊疗 辐射育种 食品辐照保鲜 废水辐照 X射线 中广核技 中国同辐

中微子到底有多强?五光年的铅板才可能勉强挡住!

2021-07-04 20:58          中微子 粒子 夸克
幽灵粒子
 
上世纪50年代,科学家发现了100多种粒子,在当时被称为粒子幼儿园。这么多粒子,当时的物理学家甚至有点无奈,因为这么多粒子简直是无处安放,他们需要一个理论能够把这些粒子统筹起来。我们国家的著名科学家杨振宁提出了一个规范场理论,就试图去统一这些粒子。
 

 
这套理论之后延伸出了粒子物理学标准模型。是距离我们这个时代最近的一次物理学革命,或者说物理学高峰。
 
而在这100多种粒子当中,实际上,有一些就十分诡异。比如:夸克。我们如今还没有办法直接观测到夸克的存在,根据目前的理论,夸克是被幽禁在了质子这类粒子当中。
 
 
当我们轰击质子时,轰击的电子会呈现,通过分析电子的轨迹,我们可以断定在质子中还有三个更小的粒子存在,也就是夸克。
 
 
除了这种根本看不到的,其实还有特别难找的,比如:被称为上帝粒子的希格斯玻色子。希格斯场是赋予粒子质量的场。
 
 
除了夸克和希格斯玻色子之外,最难找的就是中微子,一直到2000年前后,我们才差不多搞清楚中微子的机理。而中微子之所以难找,很大程度上就是因为它自身特殊的属性。所以,它也被称为幽灵粒子。
 
 
中微子
 
那中微子有啥特别的呢?
 
其实这个要从四大基本作用力说起。在宇宙中存在着四种基本作用力,分别是强力,弱力,电磁力,引力。
 
 
其中强力和弱力是作用在原子核层面的,引力是物质之间彼此相互吸引的力。
 
在我们日常生活中,除了引力之外,剩余的都是电磁力。日常生活中,支持力,摩擦力的本质其实都是电磁力。甚至也包括我们看到东西,其实是物体发光,光子进入到眼睛里,眼睛的细胞发生了电磁相互作用,再到后面成像以及神经系统信息的传输,本质上都是电磁力。
 
科学家观测宇宙的各种现象,本质上也是依靠电磁相互作用。那如果有个物体不参与到电磁相互作用,会如何呢?
 
如果我把这个物体朝着你扔过来,你就是超级守门员也接不住。因为,这个物体会直接穿过你。说白了,你要接住一个物体,或者拿住一个物体,实际上也是依靠的电磁相互作用。
 
所以,你大概也猜到了,中微子其实就是不参与到电磁相互作用的,这给我们捕捉它带来了极大的麻烦。它可以在宇宙中穿行一光年,只有50%的概率会和这个路径上的物质发生弱相互作用,这个一光年相当于绕地球2.4亿圈。所以,它几乎可以畅通无阻地在宇宙中穿行。
 
 
每秒钟都有巨多的中微子穿过地球,穿过我们的身体。比如:每秒钟就有十亿个中微子穿过我们的手指,但我们并不得而知,这其实就是因为中微子不参与电磁相互作用。
 
中微子神奇的地方还不止于此,它其实是质量最小的粒子,比电子的质量还要小,至今我们还不能够准确地测量出中微子的质量,有科学家估算,它的质量上限只有电子的百万分之一,要知道电子质量极其小的基本粒子了。曾经量子力学的宗师级科学家波尔,就因为实验中苦苦寻找不到“缺失的微小质量”,甚至开始怀疑坚如磐石的能量守恒定律。
 
正是因为中微子又不参与电磁相互作用和引力作用,只是极小小概率地参与到弱相互作用。因此,纵使它的数量庞大,但我们依旧很难捕捉到它,只能任它大规模地穿过地球。
 
但这还不是最神奇的,更神奇的是,中微子还会变身。我们目前所知道的中微子一共有三种,分别是电子中微子,τ子中微子、μ中微子。
 
当中微子在宇宙中穿行时,会在这三种类型中相互转化,这也被称为中微子振荡。
 
 
所以,在相当长的一段时间里,科学家就一直找到了理论值1/3的中微子,这个问题困扰了科学家很久很久。这也是为什么人们管它叫做幽灵粒子的原因。
 
总结
 
中微子是粒子世界中很奇葩的存在,它不参与到电磁相互作用和引力,只有极其低的概率参与到弱相互作用。而且它还会发生中微子振荡,在三种中微子中不断地转换。基于这些原因,让科学家感到极其的鬼魅,因此被称为幽灵粒子。也正是因为这个属性,中微子可以自由地穿过宇宙中的各种天体。


推荐阅读

顶灯可以(安全地)清洁我们的空气吗?

紫外线一直是帮助杀死室内空气中细菌和病毒的流行选择,但由于其固有的危险性,其用途仅限于对通风口中的空气进行消毒,或通过人类离开后进入的机器人进行消毒。能够在有人在场的情况下进行紫外线消毒的新型照明技术正在改变照明模式。 2021-07-05

大连化物所等用新材料实现生物友好型X射线探测

近日,中科院大连化学物理研究所研究员刘生忠团队与陕西师范大学教授赵奎合作,在无金属钙钛矿单晶生长及其器件研究中取得新进展,制备出高灵敏度无金属钙钛矿单晶X射线探测器。相关结果发表于《物质》。 2021-07-05

CELLINK 使用获得专利的 3D 生物打印机器人提供定制整容

3D 生物打印机制造商CELLINK已成功申请了一种新型机器人系统的专利,该系统使用生物打印来提供自动化的美容医疗程序。 2021-07-05

南非海关官员用 3D 打印打击野生动物贩运

3D 打印复制品鱼翅正在帮助南非各地的海关和执法人员打击野生动物贩运。WILDOCEANS是南非非营利组织WILDTRUST、南非林业、渔业和环境部(DFFE) 以及专注于生物多样性保护的非政府组织TRAFFIC 的一个计划,他们共同提供一线官员使用 Shark ID Toolkit,其中包含 3D 打印的鱼翅,以帮助他们识别非法交易的鲨鱼种类。 2021-07-05

探测铅核的中子皮

通过几十年来用电磁探针进行的散射实验,原子核内质子的分布已了解得很清楚。另一种手段是利用弱散射,这种技术更有效。 2021-07-05

阅读排行榜