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“幽灵粒子”中微子:从预言存在到真正发现,足足经历了20多年

 飞华个人图书馆 2019-01-18

从微观的视角来看,世界是由一个个分子/原子组成的。而我们人类生活在世界上,每天也都要被许多的亚原子粒子轰击,次数甚至能够达到亿亿次的级别。就在大家睁着眼睛看这篇文章的时候,甚至就已经有了上百亿的中微子,穿透了各位的眼睛。可是对于人类而言,这些微观粒子的轰击却造不成半点损伤。甚至不会留下一星半点的痕迹。那么这究竟是怎么回事呢?

这些撞击在人类身上的亚原子粒子,被称为“中微子”。美国物理学家恩利克·费米最早在1934年,提出了关于“中微子”的设想:因为在科学家观测放射性元素发生裂变时,释放出的总能量,以及裂变后元素的质量,总会比之前“小”一些。于是费米提出猜测。是不是存在一些微小的不带电的粒子,在发生裂变时被释放?

费米提出了“β衰变”:当原子核中的一个中子,通过弱相互作用会分解成为一个质子、一个电子和一个中子。费米的预言当时被很多人认为是正确的,可是在实际的实验当中,却没有人能够证实费米猜想的正确,因而关于中微子的踪迹的探寻,也是许多科学家不遗余力的研究方向。

之后时间过了20年,在费米去世的第3年,也就是1956年,来自美国的科学家莱茵斯和柯万,终于在实验当中直接观测到了中微子的存在,也因此获得了诺贝尔奖。后来到了1962年,美国的三位科学家又发现了第二种中微子,叫做“μ中微子”,同样获得了诺贝尔奖。1989年,欧洲核子研究中心的科学家们通过计算证明,自然界中很可能只存在3种中微子;之后在2000年的时候,美国的费米实验室也发现了第三种中微子“τ中微子”,证实了之前的预言。

中微子被科学家们称为“幽灵粒子”,因为它的质量非常小,甚至最小只有电子的百万分之一,而且由于自身的质量很小,同时又不带电,所以中微子几乎也不和自然界中任何的基本粒子发生作用,但同时它又无处不在,如同幽灵一般。也正因如此,科学界从预言“中微子”的存在,到真正发现它,足足经过了20多年的时间。

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