日本用5萬噸超純水做什麽實驗
日本早在多年以前就開始儲(chu) 備淡水資源,而日本的科學家甚至瘋狂到儲(chu) 備5萬(wan) 噸“超純水”,超純水比純淨水的純度要高出4000倍左右,使用這麽(me) 多的超純水究竟是為(wei) 了什麽(me) 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(gang) 核子衰變實驗”探測器。早期是為(wei) 了研究質子的衰變,後來因所處的條件十分適合中微子探測,在三年後追加投資一個(ge) 億(yi) 美元,“超級神岡(gang) 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(men) 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,而這樣製取的超純水竟然達到了5萬(wan) 噸,這是一個(ge) 怎樣的巨大的實驗計劃。
中微子個(ge) 頭小、不帶電,可自由穿過地球,自旋為(wei) 1/2,質量非常輕(有的小於(yu) 電子的百萬(wan) 分之一),以接近光速運動,與(yu) 其他物質的相互作用十分微弱,號稱宇宙間的“隱身人”。科學界從(cong) 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,分別對應於(yu) 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(yu) 電磁相互作用和強相互作用,但參與(yu) 弱相互作用和引力相互作用。它們(men) 質量非常小,不帶電。太陽、宇宙線、核電站、加速器等都能產(chan) 生大量中微子。中微子的探測比較困難,與(yu) 其他物質的相互作用十分微弱,被稱為(wei) “鬼微子”,它們(men) 可以輕鬆地穿過人體(ti) 、建築,甚至地球。所以,中微子在概念被提出20幾年後,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(men) 以為(wei) 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(gang) 實驗發現它們(men) 可以從(cong) 一種類型轉變成另一種類型,稱為(wei) 中微子振蕩,間接證明了它們(men) 具有微小的質量。不過這個(ge) 質量非常非常小,1998年之前還沒有測出來,它們(men) 的飛行速度非常接近光速,1998年之前也沒有測出與(yu) 光速的差別。由於(yu) 它很難探測,是我們(men) 了解最少的基本粒子,現在還存在大量的未解之謎。
關(guan) 於(yu) 中微子的研究,也催生了中微子天文學的產(chan) 生,成為(wei) 了目前非常前沿和熱門的研究領域。就拿天文學家手裏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餘(yu) 熱,在宇宙大爆炸之後,38萬(wan) 年的時候,才開始在宇宙中傳(chuan) 播。也就是說,通過宇宙微波背景輻射,我們(men) 可以知道宇宙38萬(wan) 年之後的曆史,但前38萬(wan) 年的曆史,我們(men) 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(men) 更加了解微觀世界的物理現象,同時幫助我們(men) 完善天文學中,恒星,黑洞的相關(guan) 模型,還能幫助我們(men) 掌握更多有關(guan) 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(men) 去解決(jue) 。
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