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我们知道，能量守恒定律是物理学中最基本的定律之一，然而在上个世纪20年代，该定律却面临过一次危机，因为那时的人们在实验中发现，当放射性元素发生了β衰变之后，有一部分能量似乎“凭空消失”了。 在这种情况下，人们就产生了两种截然不同的观点，第一种观点认为能量守恒定律可能是不正确的，第二种观点则认为，这应该是某种无法探测到的未知粒子带走了β衰变过程中的一部分能量，而这种假想中的粒子，后来就被命名为中微子。 事实证明，第二种观点是正确的，在1956年的时候，物理学家柯万（C.Cowan）和莱因斯（F.Reines）通过实验首次证实了中微子的存在，能量守恒定律也因此而安然度过了这次危机。 随着时间的流逝，中微子的神秘面纱也正在逐步被掀开，科学家告诉我们，中微子是宇宙中的基本粒子之一，不带电，质量和体积也极小，其运动速度通常都会接近光速，并且穿透力极强。 根据科学家的估算，中微子在水中的平均自由程约为18光年（1.7 x 10^17米），即使是在铅这种常被人们用来阻挡辐射的物质中，中微子的平均自由程也会超过1光年，换句话来讲就是，1光年厚的铅板都不一定挡得住中微子。这是为什么呢？我们接着看。 为何中微子穿透力这么强？在我们的宇宙中存在着四种基本力，分别为引力、电磁力、强相互作用力以及弱相互作用力，然而对于中微子来讲，电磁力和强相互作用力都是“无效”的。 尽管中微子会受到引力的作用，但是由于中微子的质量极小（可以低至电子质量的百万分之一以下），并且速度极快（通常都会接近光速），因此引力对中微子的影响可以说是基本上等于零。 实际上，只有弱相互作用力才会真正地影响到中微子，然而弱相互作用力作用距离极短，并且只存在于原子核内的夸克层面，这就意味着，只有中微子一头撞在了原子核内的夸克上，才有可能被挡住。 一般认为，中微子直径的数量级不会超过10^（-20）米，而原子和夸克直径的数量级分别为10^ (-10）米和10^（-18）米，简单换算一下就可以得出，假如我们将中微子的直径放大成1毫米，那么按照同比例放大后的原子直径就将会是1万公里，而夸克的直径则只有10厘米。 也就是说，一个中微子撞上原子核内的夸克的概率，大概就相当于一个直径1毫米的小球，在一个直径高达1万公里的球体空间中沿着一条随机的路线笔直地飞行，然后准确地撞上位于该于体空间中心的另一个直径只有10厘米小球的概率。 由此可见，中微子撞上原子核内夸克的概率有多低，而这就是中微子拥有极强穿透力的原因。 至此我们就可以简单总结一下了，从微观的层面来看，铅板是由大量的铅原子构成，而一个中微子在铅板之中穿行的时候，其实就是一个接一个地穿过铅原子，在这个过程中，只要它没有撞上铅原子核内的夸克，就可以一直穿行下去，而由于这个概率非常非常低，因此即使是1光年厚的铅板都不一定挡得住中微子。 值得一提的是，宇宙中的中微子数量非常庞大，比如说太阳内部的核聚变反应，平均每一秒就会产生大约10^38个中微子（1后面跟上38个零），这些中微子如此之多，以至于在地球上的我们每时每刻都会被大量来自太阳的中微子穿过（数量级大约为10万亿个/秒）。 由于中微子可以轻易地穿过地球，因此就算是我们位于地球的背阳面，也同样无法躲过，当然了，这些中微子并不会对我们造成伤害，我们也对此一无所知。 好了，今天我们就先讲到这里，欢迎大家关注我们，我们下次再见。 |
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