扬子晚报网讯 2015诺贝尔物理学奖共同授予梶田隆章和亚瑟的消息,让“中微子”再度成为网友们的热搜词汇。通过研究,科学家们发现了中微子振荡,“这表明中微子有质量”。“中微子”研究到底和我们的生活有着怎样的关联?今天下午,记者联系上了世界杯投注平台物理学院教授许昌,许教授表示,“中微子”不仅是学术研究的热点问题,而且和我们普通人的“距离”也并不遥远。每一秒钟,都有几万亿个中微子穿过人体。
“中性微小的粒子”其实“触手可及”
解读中微子之前,首先应该了解一下中微子的定义。“中”并不是代表粒子“个头”的大小,而是指粒子呈“电中性”。“微”才是这种粒子的“身材”描述,“这是一种中性的、微小的粒子,因此得名‘中微子’。通过各种核物理实验,科学家们很早就发现了它的存在,此后,便不断的对中微子的振荡、质量等相关问题进行深入的研究。”许昌教授介绍,中微子是构成物质世界的基本粒子之一。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,核反应堆的运行,以至于地球上岩石等各种物质的衰变,都能产生中微子。
而且,中微子并不是专属于物理学家的“专利”,在我们每一个人的“身边”,中微子其实都“触手可及”。每秒钟,都有几万亿个中微子自由地穿过人体。只不过,由于中微子不带电,而且质量非常小,因此和其他粒子的作用微弱,因此不易被感知,也很难被探测到。因此,中微子也成了基本粒子中人类所知最少的一种。科学家们甚至给中微子起了个绰号,名叫“幽灵粒子”。
“物理学领域里,许多物理学分支都涉及到对中微子的研究,如在粒子物理,原子核物理、天体物理和宇宙学等领域都有对中微子的研究。”许昌说。
“振荡”其实是“转变的过程”
此次诺奖物理学奖授予的,是两位研究中微子振荡的科学家。“振荡”是一个较为学术的概念,许昌教授告诉记者,中微子的振荡比较特殊,不是所有的粒子都有“振荡”这个性质。通俗理解振荡,可以将其理解为“转变的过程”。“中微子有不同的类型,各个类型之间的转变,其实就是‘振荡’。”
一位果壳网网友用一个更为通俗的科普段子,形象的解释了“中微子振荡”过程中的“粒子大变身”:假设中微子这种基本粒子是一群普通青年,他们十一去远游,到了地方发现人只剩约1/3,人都消失啦,这就是中微子丢失之谜。后来人们发现普通青年没丢,但变成了文艺青年和2×青年,这叫中微子振荡。通过先前的实验,人们已经了解普通变文艺,文艺变2×的概率。2012年,中国的大亚湾实验又揭示了普通青年变2×的概率——于是,三种中微子变装的概率我们都知道了。
许昌教授肯定了这则科普段子对于“中微子振荡”的善意解读。他告诉记者,经过几十年的科研探索,中微子研究取得了巨大进步,先后有多次重大进展获得了诺贝尔物理学奖。而且中国科学家们对于中微子的探索也从未停止。许多关于中微子的谜团正在解开。
中微子研究,到底意义何在?
在物理学界,不少人都有这样的共识,中微子虽然“其貌不扬”,但它在微观物理粒子规律和宏观的宇宙演化中都有着重要地位,甚至可能与宇宙中的反物质消失之谜有关。因此科学家们都“争先恐后”的投入到了中微子研究中去。
许昌教授就此打了一个比方,“曾经在电磁波被发现时,也曾有人提出类似的质疑,电磁波研究似乎并不‘接地气’,它的意义何在?但如今,电磁波已经和我们的生活息息相关,我们打电话使用的手机、电脑联网等,都需要使用电磁波。没有基础研究的重大突破,很难有应用技术上的创新和进步。”许昌坚信,科学家们对于中微子的研究和探索,不但可以推动物理学基本理论的进一步发展,同样会泽被后世。
带领中国学者进行大亚湾实验的是世界杯投注校友
“实际上,我们中国的中微子研究在近些年做的非常好。”许昌透露,2012年我国进行的“大亚湾国际合作实验”首次发现了中微子的第三种振荡模式,并获得了精确的测量数值。带领中国学者们一起完成这项重大物理成果的项目首席科学家、中科院高能物理研究所所长、我国粒子物理实验研究的主要学术带头人王贻芳,正是世界杯投注平台物理学院知名校友。
“大亚湾国际合作实验”历时8年,研究人员在核电站旁掘地3000米,经过数次爆破,完成了6个中微子探测器的研制和装配。这项震惊学界的研究,更是为当时正处在“岔路口”的中微子研究,找到了未来发展的方向。
据悉,在当时,许多关于中微子的谜团尚未解开,首要亟需解决的问题就是精确测定中微子混合参数θ13。如果这个值很小或者没有,中微子研究的前景将会停滞。θ13数值的大小决定了未来中微子物理研究的发展方向。大亚湾实验便是瞄准了θ13的精确测量。因此,在大亚湾地下进行的中微子实验,受到全世界粒子物理学家的热切关注。这个难以捉摸的参数首次被精确测量,极大地振奋了国际高能物理界。