第五百一十三章 第四种中微子

第五百一十三章 第四种中微子 (第1/2页)

“庞教授，你的意思是，理论上可能存在第四种中微子，这种中微子没办法通过Z玻色子衰变观测到？”
　　
　　中科院高能物理所的实验室内，高能物理研究所所长乔安华看着庞学林，皱眉道。
　　
　　过去半年间，庞学林也没闲着。
　　
　　提出地球大炮工程的同时，也贡献了不少数学、物理领域的顶级论文。
　　
　　有些是他以前的科研成果，有些干脆源自于系统奖励。
　　
　　因此，目前在科学界，庞学林的名号算的上响当当。
　　
　　这也是他提出有可能存在第四种重中微子，乔安华没有直接反驳的原因。
　　
　　庞学林点头微笑道：“按照我给出的模型计算结果，确实应该存在这样一种重中微子。”
　　
　　“可是……为什么我们到现在都没有发现这种中微子的存在？”
　　
　　乔安华问到了问题的关键。
　　
　　人类第一次探测到中微子，是1956年美国物理学家莱尼斯和科恩小组，利用萨瓦纳河工厂的反应堆，进行的一次实验。
　　
　　实验反应堆产生强大的中子流并伴有大量的β衰变，放射出电子和反中微子，反中微子轰击水中的质子，产生中子和正电子，当中子和正电子进入到探测器中的靶液时，中子被吸收，正电子与负电子湮灭，产生高能γ射线，从而来判定反应的产生。
　　
　　虽然反中微子通量高达每秒每平方厘米5×10的13次方个，但当时的探测记数每小时还不到3个。
　　
　　1983年，物理学家在日本岐阜县利用“切伦科夫辐射”原理建立了超级神冈探测器。
　　
　　超级神冈探测器的主体部分是一个建设在地下1000米深处的巨大水罐，盛有约5万吨高纯度水，罐的内壁则附着1.1万个光电倍增管，用来探测中微子穿过水中时发射出的切伦科夫光，从而捕捉到中微子的踪迹。
　　
　　所谓切伦科夫辐射是指当带电粒子在介质中穿行时，其速度超过光在介质中的速度υ时就会发生切伦科夫辐射，发出切伦科夫光。
　　
　　具体来说，当中微子束穿过水中时，与水原子核发生核反应，生成高能量的负μ子。由于负μ子在水中以0.99倍光速前进，超过了水中的光速（0.75倍光速），所以它在水中穿越六七米长的路径便会发生“切伦科夫效应”，辐射出所谓的“切伦科夫光”。
　　
　　这种光不但囊括了0.38-0.76微米范围内的所有连续分布的可见光，而且具有确定的方向性。
　　
　　因此，只要用高灵敏度的光电倍增列阵将“切伦科夫光”全部收集起来，也就探测到了中微子束。
　　
　　从某种意义上说，这也是中微子通信技术的基本原理。
　　
　　而现在，已经是2075年，不同种类的中微子探测技术早已成熟，但除了此前提到过的三种中微子外，人类并没有发现第四种中微子的存在。
　　
　　理论部分和实验，要么是理论有问题，要么是实验存在问题！
　　
　　站在乔安华的角度看，怎么都是庞学林的理论有问题。
　　
　　庞学林微微一笑，说道：“乔教授，我们现在是怎么确定中微子的不同分类的？”
　　
　　乔安华想了想，说道：“从实验角度来说，中微子按照总是（量子力学的几率效应）伴随它们一起参与弱反应的轻子来分类。”
　　
　　“比如发现中微子的Cowan-Reines实验，科学家们先假设核反应堆里进行着的β衰变反应会产生中微子。这些中微子从反应堆里飞出来后，在反应堆外放置适当的探测装置进行探测。装置中盛放的液体（氯化镉）含有大量质子，理论预期中微子与质子有逆β衰变反应。其中正电子可以与探测液体中的电子发生湮灭产生光，然后通过光电效应传感器读出这一光信号（以及光信号到达的时间、能量等等）。而中子可以被液体中的重金属（镉）吸收然后放出光，这个过程稍慢点。Cowan-Reines实验看到了前后两个光信号，且光信号符合预期，那么就说存在逆β衰变反应，进而证明了存在中微子。”
　　
　　

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