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最新进展

 

   根据物理学的传统理论,稳定、不带电的基本粒子中微子的静止质量应为零,然而美国科学家的研究从另一个角度有可能推翻这一结论。

   据俄《知识就是力量》月刊报道,美国斯坦福大学的科研人员对最近24年来人类探测中微子所获数据进行分析后发现,从太阳飞向地球的中微子流运动具有某种周期性,每28天为一个循环,这几乎与太阳绕自己的轴心自转的周期相重合。

   美国科学家认为,这种周期性是由于太阳不均等的磁场作用造成的。磁场强度的变化,使部分中微子流严重偏移,致使探测器难以捕捉到。对此似可得出结论:中微子流有着自己的磁矩,既然有磁矩,就应有静止质量。

   在微观世界中,中微子一直是一个无所不在、而又不可捉摸的过客。中微子产生的途径很多, 如恒星内部的核反应,超新星的爆发,宇宙射线与地球大气层的撞击,以至于地球上岩石等各种物质的衰变等。尽管大多数科学家承认它可能是构成我们所在宇宙中最常见的粒子之一,但由于它穿透力极强,而且几乎不与其它物质发生相互作用,因此它是基本粒子中人类所知最少的一种。被誉为中微子之父的泡利费密曾假设它没有静止质量。

   为了研究宇宙中的中微子,各种新型望远镜不断出现并投入使用。今年9月,一台专门研究中微子的特殊望远镜在地中海中开始安装。它不像普通望远镜那样直指天空,而是“反其道行之”面朝海底。这台“面海观天”的中微子望远镜名为“安塔雷斯”。它由英国、法国、俄罗斯、西班牙和荷兰等国科学家联合设计,安装地点位于距法国马赛东南海岸40公里处。望远镜在海面2.4公里以下,由13根垂入海中的缆状物组成,每个缆状物上将带有20个足球大小的探测器。

 

“安塔雷斯” 中微子望远镜

 

   参与该国际合作项目的英国谢菲尔德大学科研人员介绍说,来自宇宙的中微子能畅行无碍地穿越包括地球在内的很多物体。虽然中微子无法直接探测到,但它在穿透地球过程中,偶尔会产生少量的高能量缪子中微子,并发散出特殊辐射光——切伦科夫光。“安塔雷斯”主要通过高灵敏度探测器检测该辐射来研究中微子。由于“安塔雷斯”面向海底,绝大部分宇宙射线会被厚厚的地层屏蔽掉,大大减少了观测过程中的本底噪音。专家说,这台望远镜的安装有可能为更深入揭示伽马射线爆发以及暗物质等宇宙奥秘提供重要线索。

   美国正在南极洲冰层中建造一个立方公里大的中微子天文望远镜——冰立方。法国、意大利、俄罗斯也分别在地中海和贝加尔湖中建造中微子天文望远镜。KamLAND观测到了来自地心的中微子,可以用来研究地球构造。

 

冰立方是全球最大的中微子望远镜

 

   欧盟正打造它的太空“鹦鹉螺号” ——KM3中微子天文望远镜,它将安装在地中海一立方公里的海水中。儒勒·凡尔纳的科幻小说《海底两万里》讲述了尼莫(拉丁语为“无此人”的意思)船长和他的“鹦鹉螺号”潜水艇的历险故事;中微子则是我们所能知的最接近“无物质”的最小粒子,它也是一种黑暗的物质。小说中的“鹦鹉螺号”被用来探索海底世界,中微子也可以被用来观测太空中那些遥不可及的天体。目前,欧盟正打造它的太空“鹦鹉螺号”——KM3中微子天文望远镜,它将安装在地中海一立方公里的海水中。

   欧洲KM3计划的负责人之一,英国谢菲尔德大学的李·汤普森博士说:“利用中微子观察宇宙是一种全新的技术。中微子不会被其他物质吸收,也不会被其他东西反射。中微子可以穿过我们的身体,也可以穿过地球,但它们本身丝毫不受到影响。中微子不带电荷,它们的运动路线也不会因其他电磁场而弯曲。所以,一旦发现中微子,并判断出它的运动方向,我们就可以发现它在宇宙中的来源。”

   由于完全不受其他物质的影响,中微子可以提供关于宇宙的最可靠信息。但要捕捉它,你必须有一个巨大的探测器。为了让KM3正常工作,大量的传感器要被放置在地中海海底的一个巨大水体之内,这样它们才能捕捉任何偶然经过的中微子轨迹。

   与此同时,研究人员还在北京实现了第二台望远镜的全遥控试运行,成功实现了与中意合作ARGO全覆盖地面探测器的联合观测。截至2013年5月23日凌晨,这台望远镜已观测到50多个宇宙线事例。中国科学院高能物理研究所研究人员表示,超高能中微子望远镜研制的成功,标志着中国具备了实施超高能中微子探测这一探索性研究的技术和人员条件,为超高能中微子探测研究的正式立项奠定了坚实的基础。

 

超高能中微子望远镜样机获第一批宇宙线事例

 

 

   一些欧洲科学家在实验中发现,中微子速度超过光速。如果实验结果经检验得以确认,阿尔伯特·爱因斯坦提出的经典理论相对论将受到挑战。 光速约每秒30万公里,爱因斯坦的相对论认为没有任何物体的速度能够超过光速,这成为现代物理学的重要基础。如果真的证实这种超光速现象,其意义十分重大,整个物理学理论体系或许会因之重建。

 

大亚湾发现新中微子振荡

 

   人民网北京2012年3月9日电(记者 王泓漓)大亚湾中微子实验国际合作组发言人、中科院高能物理研究所所长王贻芳8日在北京宣布,大亚湾中微子实验发现了一种新的中微子振荡,并测量到其振荡几率。该发现被认为是对物质世界基本规律的一项新的认识,对中微子物理未来发展方向起到了决定性作用,并将有助于破解宇宙中“反物质消失之谜”。

   上海交通大学物理系主任、粒子物理宇宙学研究所所长季向东这样阐释这项研究的意义:“大亚湾实验发现了电子中微子震荡的新模式,这种模式的发现对了解为什么在物质远远多于反物质,对解释太阳系中元素的丰度有极其重要的作用。在我们所观察到的宇宙中,物质占主要地位,但为什么如此,到现在还没有一个合理的解释,大亚湾实验的结果打开了一扇大门。”

   另据王贻芳透露,2002年,两名美日科学家因发现大气中微子振荡、太阳中微子振荡获得了当年的诺贝尔物理学奖,但第三种振荡一直未被发现。9年前,中科院高能所研究人员提出设想,利用大亚湾核反应堆群产生的大量中微子,来寻找中微子的第三种振荡。“2003年左右,国际上先后有7个国家提出了8个实验方案,最终有3个进入建设阶段,这就包括咱们的大亚湾核电站。”王贻芳称,为抢在竞争对手之前获得物理结果,科研人员将实验分为两个阶段,此次结果便来自第一阶段的数据。

 

 

资料来源:中国新闻网、中国科学院院网、百度名片、腾讯科技、新浪科技

 

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