登陆注册
444700000042

第42章 太阳中微子失踪案

太阳的热核反应中,会产生一种粒子,它能够穿过太阳物质的重重阻挡,顺利地从中心来到表面,这种粒子就是中微子。每当两个氢核发生聚变时,就会释放出一个正电子和一个中微子。正电子很快和一个负电子结合并产生一个光量子,而中微子不和任何其他粒子反应,因而它不被任何物质偏转,它从产生地以光速沿着直线飞出去,周围的太阳物质对于中微子毫无影响。为了躲避一个朝我们飞来的中微子,我们需要躲在一堵墙的后面,这堵墙的厚度若是以千米为单位,那么需要用一个15位的数字来表示。幸运的是,我们不需要对中微子进行防护,因为当它们穿过我们时,不会损伤身体的任何一个原子。

太阳中产生中微子的反应有好几种,它的辐射总能量中,有30%是以中微子形式发射的。每1 000亿个中微子中也只有一个会被太阳物质吸收或散射,其余都跑到外面来了。地球对于中微子更是透明,即使1 000个地球排成行也挡不住它的去路。

从理论上说,太阳内部每秒钟大约产生2×10+{38}个中微子,在地球附近中微子的流量大约为3.5×10+{12}个·厘米+{-2}秒+{-1}。如果有某种实验方法能在地面上捕获到中微子,并且与理论计算值相符,则可更好地证明发生在太阳内部的质子—质子反应是存在的。如何来探测这种幽灵般的粒子呢

早在20世纪40年代就有人提出了一种探测中微子的方法。那是利用氯的一种稳定同位素氯37的性质,该同位素在吸收一个高能中微子后,会发射出一个电子而变成氩的同位素氩37。这是一种放射性同位素,通过对它的测定,就可以计算出中微子的数量。一个氯原子要吸收一个中微子,必须等上10+{30}年以上的时间,但我们可用大量的氯原子来吸收中微子。有了思路,接下来就是利用这种思路去进行实验了,在这方面做出贡献的第一位科学家就是戴维斯。

一个中微子可使一个氯原子变为氩原子,同时产生一个电子戴维斯想出了下面这样一个实验。为了防止干扰,他将390 000升的四氯乙烯灌入在地下1 500米深处的一个用很厚的水层包围的池子里。四氯乙烯是清洗工业中一种主要液体,它和四氯化碳是近亲。这种清洗液的每个分子中含有4个氯原子,其中平均有一个是对中微子敏感的同位素Cl+{37}。用这种液体灌入是将大量氯原子集中到一个很小的体积内的最经济和最方便的办法。氯原子在每一瞬间都被来自太阳的中微子照射。通常不会发生什么情况,因为无数个由质子—质子反应产生的能量较低的中微子可以毫无阻挡地穿过这池子,只有在硼衰变时产生的高能量的中微子才有某种可能被捕获。如果用天体物理学家的太阳模型估算高能量的中微子数目,那么平均每天在这个池子里将有一个氯原子被一个中微子转化为氩原子。

如果等上好几天,就会有很多氩原子形成。但是氩原子经过35天以后又会发生衰变,重新变为氯原子。如果将这种液体长期地置放在能够穿透一切的太阳中微子流中,便很快可以建立起一种平衡:平均来说产生和衰变的氩原子数目是相等的。不过很遗憾,由此得到的氩原子的浓度极低。假如太阳模型是正确的,则整个池子大约只有35个氩原子。

中微子实验的结果出乎人们的意料。实际测得的中微子数量不足理论模型计算值的1/3。这就是所谓的“中微子失踪案”。上述理论与实验之间的矛盾,是反映了我们对太阳核心区的能量产生过程没有认识清楚,还是反映了我们关于原子核或中微子物理过程的认识不正确呢或者,是因为我们的测量方法、技术不完善吗这都是太阳的不解之谜。

尽管对中微子失踪的解释多种多样,但最主要的主张有两派。一派认为,太阳内部确实产生了理论预言那么多的高能中微子,只是在它飞向地球而被探测出来的过程中,以某种方式损失了一部分。另一派认为,太阳内部根本没有产生过理论预言那么多的中微子,我们对太阳中核反应过程的理论有问题。甚至有人认为中微子的静止质量不等于零,这样也能做出合理的推测。

现为美国宾夕法尼亚大学物理学和天文学系教授的戴维斯,因在探测宇宙中微子领域做出的先驱性贡献,而获得了2002年度的诺贝尔物理学奖。诺贝尔委员会称他的工作相当于“在撒哈拉沙漠中寻找一粒有用的沙子”。

先撇开“中微子失踪案”不管,戴维斯的实验至少能够给我们这样一点启示:那就是科学研究中没有什么不可能的事情。610吨液体中寻找35个氩原子,或者说在撒哈拉沙漠中寻找一粒有用的沙子,看来没有任何可能性的事情最后还是被圆满实现了。所以,当我们面对一个挫折时,一定要提醒自己没有什么不可以的事情,坚持了下来也就可能获得胜利!

同类推荐
  • 导弹百科(世界科技百科)

    导弹百科(世界科技百科)

    科学是人类进步的第一推动力,而科学知识的普及则是实现这一推动的必由之路。在新的时代,科技的发展、人们生活水平的不断提高,为我们青少年的科普教育提供了新的契机。抓住这个契机,大力普及科学知识,传播科学精神,提高青少年的科学素质,是我们全社会的重要课题。科学教育,是提高青少年素质的重要因素,是现代教育的核心,这不仅能使青少年获得生活和未来所需的知识与技能,更重要的是能使青少年获得科学思想、科学精神、科学态度及科学方法的熏陶和培养。科学教育,让广大青少年树立这样一个牢固的信念:科学总是在寻求、发现和了解世界的新现象,研究和掌握新规律,它是创造性的,它又是在不懈地追求真理,需要我们不断地努力奋斗。
  • 节约用水科普读本

    节约用水科普读本

    水是生命之源、生产之要、生态之基。节约水资源是促进经济社会持续健康发展的必然要求,是保护水生态环境的根本之策,是建设美丽家园的重要途径。
  • 太空世纪

    太空世纪

    科学是人类进步的第一推动力,而科学知识的普及则是实现这一推动的必由之路。在新的时代,社会的进步、科技的发展、人们生活水平的不断提高,为我们青少年的科普教育提供了新的契机。抓住这个契机,大力普及科学知识,传播科学精神,提高青少年的科学素质,是我们全社会的重要课题。
  • 地震应急防护手册

    地震应急防护手册

    《地震应急防护手册》以通俗易懂的语言,简明扼要地介绍了地震的相关知识,重点包括发生地震时如何避险、逃生及救助,震后的防疫、心理重建等。《地震应急防护手册》基本上以问答的形式呈现,强调实用性、普及性。
  • 海洋馆漫游(海底世界大观)

    海洋馆漫游(海底世界大观)

    放眼全球,世界上最发达的国家都是海洋大国,经济最活跃的地区都在沿海地区。在当今国际社会,开发海洋、拓展生存和发展空间,已成为世界沿海各国的发展方向和潮流。海洋是一个富饶而未充分开发的自然资源宝库。海洋自然资源包括海域(海洋空间)资源、海洋生物资源、海洋能源、海洋矿产资源、海洋旅游资源、海水资源等。这一切都等待着我们去发现、去开采。青少年认真学习海洋知识,不仅能为未来开发海洋及早储备知识,还能海洋研究事业做出应有的贡献。
热门推荐
  • 拜师记

    拜师记

    哈利波特算什么,我比他早上好几个世纪就已经入门魔法界了,而且是当时最伟大的魔法师伦特坎的徒弟。可是师父让我跟他再学个三、五十年继承他的绝学,可是,可是人生有几个三、五十年啊,这不开玩笑嘛!
  • 无敌大小姐

    无敌大小姐

    当现代阴狠毒辣,手段极多的火家大小姐火无情,穿越到一个好色如命,花痴草包大小姐身上,会发生怎样的化学反应?火无情一醒过来就发现,自己竟然在众目睽睽之下上演脱衣秀。周围还有一群围观者。这一发现,让她极为不爽。刚刚穿好衣服,便看到一个声称是自家老头的老不死气势汹汹的跑来问罪。刚上来,就要打她。这还得了?她火无情从生自死,都是王者。敢动她的人,都在和阎王喝茶。于是,她一怒之下,打了老爹。众人皆道:火家小姐阴狠毒辣,竟然连老爹都不放在眼里。就这样,她的罪名又多了一条。蛇蝎美人。穿越后,火无情的麻烦不断。第一天,打了爹。第二天,毁了姐姐的容。第三天,骂了二娘。第四天,当众轻薄了天下第一公子。第五天,火家贴出招亲启事:但凡愿意娶火家大小姐者,皆可去火府报名。来者不限。不怕死,不想活的,欢迎前来。警示:但凡来此,生死皆与火家无关。若有残病者火家一律不负法律责任。本以为无人敢到,岂料是桃花朵朵。美男个个很妖娆一号美人:火无炎。火家大少爷。为人不清楚,手段不清楚。容貌不清楚。唯一清楚的是,他有钱。有多多的钱。火无情语录:钱是好东西。娶了。(此美男,由美瞳掩饰不了你眼神的空洞领养。)火老爷一气之下,昏了过去。家门不幸,家门不幸啊。二号美人:竹清月。江湖人称天上神仙,地上无月。大国师一枚。美得惊天动地。火无情语录:美人好,尤其是自带嫁妆又会预测未来的美人,娶了。(此美男,由东de琳琳领养)三号美人:轩辕子玉。当朝七皇子,游历四国。一张可爱无敌的脸。单纯至极。火无情语录:可爱的孩子好,可爱又乖巧的孩子更好。可爱乖巧又不用给钱的孩子,娶了。(此美男,由刘千绮领养)皇帝听闻,两眼一抹黑。他的儿啊。怎么就这么不争气呢。四号美人:天下第一美男。性格不详,籍贯不详。火无情语录:谜一样的美人,她喜欢。每天都有新鲜感。娶了。(此美男,由告别的爱情li领养。)五号美人:天下第一名伶。火无情语录:解风情的美男,如果没钱花把他卖了都不用调教。娶了。(此美男由伊眸领养。)六号美男:解忧楼楼主。相貌不详,身世不详。爱好杀人。火无情语录:凶恶的美人,她喜欢。娶了。(此美男由陈铭铭领养)七号美男:琴圣。貌如谪仙,琴音杀人。冷清眸子中,百转千回,说尽风流。(此美男由伊眸领养)夜杀:天下第一杀手。(此美男由静寂之夜领养)
  • 明治天皇:孝明帝驾崩卷(下册)

    明治天皇:孝明帝驾崩卷(下册)

    《明治天皇》再现了日本从幕末走向明治维新的历史变革,以优美的文笔,宏大的场景,详细描绘了日本近代决定国运的倒幕运动的整个过程。本书塑造了一个个鲜活的日本近代史人物形象,以及他们的坚定信念,对“安政大狱”、“樱田门之变”等重大历史事件的描述详实生动,是一部了解近代日本不可多得的佳作。
  • 玫瑰之翼

    玫瑰之翼

    艾麦缇转学到贵族学校璀璨碧汐后,因为来自小城市而受尽欺负,常被同学用“满清十大酷刑”伺候,无论是她有理还是同学们狡辩,按照国际惯例,她总是错的,被罚关小黑屋更是每天的必修课……
  • 成长智慧书

    成长智慧书

    本书是针对13~18岁中学生阅读的选编类读物,共收录141篇文章。选文按历史、生命、生活、自然、灵魂等五个角度进行分类,旨在通过阅读,引导学生思考和探究。
  • 神武鬼剑

    神武鬼剑

    马腾携带鬼剑士技能降临异界,他是废材?强大仇敌?在全职鬼剑面前都是浮云!异世强者准备接受他的鞭挞吧,更有超级神器灵犀戒指陪伴左右,武功秘籍,神兵利器只要实力提升,戒指便会为他送上!一个带着鬼剑士技能的穿越者,会给这个世界带来怎样的改变?
  • 明治天皇:孝明帝驾崩卷(下册)

    明治天皇:孝明帝驾崩卷(下册)

    《明治天皇》再现了日本从幕末走向明治维新的历史变革,以优美的文笔,宏大的场景,详细描绘了日本近代决定国运的倒幕运动的整个过程。本书塑造了一个个鲜活的日本近代史人物形象,以及他们的坚定信念,对“安政大狱”、“樱田门之变”等重大历史事件的描述详实生动,是一部了解近代日本不可多得的佳作。
  • 66个你所不知道的《聊斋志异》之谜:玩·聊斋

    66个你所不知道的《聊斋志异》之谜:玩·聊斋

    本书分为纵横聊斋、文本探微、神鬼天地、旁论杂说,从作者、版本、寓意、考证、索引、典故、杂艺、比较研究等各个方面,带你细细赏《聊斋志异》的异想世界。换个阅读角度,本书替经典文学抽丝剥茧。换个阅读方式,揭开作者、人物、故事之迷。换个阅读视野,享受更完整的文学之旅。蒲松龄也有过婚外情吗?卡夫瞳的创作是受到《聊斋志异》的启发吗?趣谈蒲松龄的养生术。66个谜底,带你重新认识《聊斋志异》。
  • 将军,请下榻

    将军,请下榻

    有一天,有位将军骑着高头大马,带着她最爱吃的烧鸡来娶她,将军说:你要忍辱负重,先嫁给我,才能报赵国的国仇家恨。将军又说:跟着我,天天有烧鸡吃。于是,她又成了最璀璨夺目那个,熠熠生辉!。
  • 不可不读的最悬疑的侦探故事

    不可不读的最悬疑的侦探故事

    在成长的道路上,最快乐的体验是求知;在探索的过程中,最需要的帮助是引导。希望这本书能带领小朋友们在知识的海洋里快乐遨游,让它成为你的良师益友!