最近，央視的一則報(bào)道談到了我國(guó)正在建造的廣東江門(mén)中微子實(shí)驗(yàn)基地，對(duì)中微子這種宇宙神秘粒子進(jìn)行了一番描述，認(rèn)為中微子是宇宙中最多的基本粒子之一，影響著宇宙的起源和演化。由此，引發(fā)了一波廣泛議論，一些網(wǎng)友將這種看不見(jiàn)摸不著的幽靈粒子戲稱(chēng)為“阿飄”。

為此有人腦洞大開(kāi)，紛紛秀出自己對(duì)這種神秘莫測(cè)粒子的想象：難怪三更半夜總覺(jué)得有東西飄過(guò)，原來(lái)是阿飄在穿墻；鬼怪終于有了一個(gè)高大上的名字~中微子；這些中微子大概是咱們的老祖宗吧，過(guò)了若干年，俺們也將稱(chēng)為阿飄在這世間游蕩......

本來(lái)，“阿飄”一說(shuō)只是網(wǎng)友們對(duì)這種幽靈粒子的調(diào)侃，但一些神棍們卻認(rèn)了真，認(rèn)定終于為“科學(xué)的終點(diǎn)是玄學(xué)”找到了證據(jù)，認(rèn)為所謂“阿飄”就是鬼神，人類(lèi)從古到今鬼神的傳說(shuō)終于有了科學(xué)的依據(jù)。神棍們的理由是，鬼神也是看不見(jiàn)摸不著的，但有時(shí)候又會(huì)露出真容，現(xiàn)在科學(xué)終于證實(shí)了鬼魂真的存在。

宇宙本質(zhì)的探秘與玄學(xué)和鬼神本來(lái)是風(fēng)馬牛不相及的事情，窮途末路的神棍們卻常常把科學(xué)發(fā)現(xiàn)當(dāng)作救命稻草。隨著科學(xué)進(jìn)步，神鬼玄說(shuō)越來(lái)越?jīng)]了市場(chǎng)，奄奄一息，就總想抓住科學(xué)的外衣，隔三岔五有什么科學(xué)新發(fā)現(xiàn)，就借機(jī)攀附鬧那么一出，還真的常常誘騙了一些不明真相的吃瓜群眾。

為了以正視聽(tīng)，今天時(shí)空通訊就再來(lái)通俗地說(shuō)說(shuō)中微子是咋回事。

其實(shí)，中微子并非最近才發(fā)現(xiàn)，科學(xué)家們探究這種粒子的歷史已經(jīng)有上百年了。早在上世紀(jì)二十年代，科學(xué)家們?cè)趯?duì)放射性研究中就發(fā)現(xiàn)，物質(zhì)在β衰變過(guò)程中，釋放出來(lái)由電子帶走的能量并不與失去的能量一致，有一部分能量失蹤了，這違反了能量守恒定律。1930年底，諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)得主泡利提出了一個(gè)假設(shè)：除了電子之外可能還有一種難以探測(cè)到的粒子，帶走了一部分能量。

1931年春，國(guó)際物理會(huì)議在羅馬召開(kāi)，出席者科學(xué)群星璀璨，諾貝爾獎(jiǎng)得主海森堡、泡利、居里夫人等科學(xué)巨擘都到會(huì)，泡利就是在這次會(huì)議上提出了上述理論，并將這種粒子命名為“中微子”，預(yù)言就是這個(gè)“小偷”竊走了能量。

此后，科學(xué)家們就一直設(shè)法試圖通過(guò)觀測(cè)找到這種粒子，但這種“幽靈”粒子太難抓住了。一直到1952年，才間接觀測(cè)到了這種粒子的存在，1956年直接探測(cè)到了中微子！當(dāng)然，說(shuō)是“直接”，但人們至今都沒(méi)有真正地看到這種粒子，只是在探測(cè)器里探測(cè)到了這種粒子的信號(hào)而已。為此，首次探測(cè)到中微子信號(hào)的美國(guó)物理學(xué)家柯萬(wàn)（Cowan）和萊因斯（Reines）獲得了諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。

此后，科學(xué)家們一直持續(xù)不斷地研究著中微子，不斷發(fā)現(xiàn)了中微子地一些特性和種類(lèi)，以研究中微子而獲得諾貝爾獎(jiǎng)的科學(xué)家不斷出現(xiàn)，他們是：

1962年，美國(guó)萊德曼·舒瓦茨和斯坦伯格發(fā)現(xiàn)了第二種中微子——μ中微子，獲1988年諾貝爾獎(jiǎng)；1968年，美國(guó)戴維斯發(fā)現(xiàn)太陽(yáng)中微子失蹤，獲2002年諾貝爾獎(jiǎng)；1987年，日本小柴昌俊實(shí)驗(yàn)觀測(cè)到超新星中微子，獲2002年諾貝爾獎(jiǎng)；1998年，梶田隆章在日本超級(jí)神崗實(shí)驗(yàn)中，以確鑿證據(jù)發(fā)現(xiàn)中微子振蕩現(xiàn)象，獲2015年諾貝爾獎(jiǎng)；2001年，加拿大科學(xué)家阿瑟·麥克唐納證實(shí)失蹤的太陽(yáng)中微子轉(zhuǎn)換成了其它中微子，獲2015年諾貝爾獎(jiǎng)。

隨著研究探測(cè)的深入，人們對(duì)中微子的了解越來(lái)越多。首先是確定了這種物質(zhì)的真實(shí)存在，且在宇宙中包括我們的周?chē)鸁o(wú)處不在；其次這種物質(zhì)很多，多到每秒鐘都有數(shù)萬(wàn)億個(gè)中微子穿越我們的身體；再次，這種物質(zhì)體積和質(zhì)量極小，且不帶電，因此無(wú)法被直接觀測(cè)到；再再次，這種物質(zhì)運(yùn)動(dòng)極快，接近光速。

中微子是由多種核反應(yīng)產(chǎn)生的，主要包括恒星內(nèi)部的核聚變反應(yīng)、超新星爆炸和放射性衰變。因此，太陽(yáng)等恒星內(nèi)部的核聚變、超新星爆發(fā)、核反應(yīng)堆、粒子加速器等都會(huì)產(chǎn)生大量中微子。

中微子在宇宙中無(wú)處不在，為啥人們就觀測(cè)不到呢？這就得說(shuō)說(shuō)人類(lèi)對(duì)世界是如何感知和觀測(cè)的了。科學(xué)家早就揭示了我們世界存在著四種基本力，即引力、電磁力、強(qiáng)力、弱力，這四種基本力約束著整個(gè)世界從宏觀到微觀得一切運(yùn)動(dòng)。而人類(lèi)之所以能夠“看到”和觸摸到，主要是依靠電磁相互作用力，如光和機(jī)械波。

但中微子呈現(xiàn)電中性，也就是不帶電，在四種力中只參與引力作用力，其他三種力都不具備，也就幾乎不與任何物質(zhì)發(fā)生作用。因此，中微子視任何可見(jiàn)物質(zhì)都似無(wú)物，任何物質(zhì)都無(wú)法約束它，它以接近光速的速度穿越一切物質(zhì)，就是地球和太陽(yáng)，也會(huì)一穿而過(guò)，既不產(chǎn)生光也不產(chǎn)生震動(dòng)。

中微子雖然有引力，但由于其質(zhì)量極小，引力作用力的現(xiàn)象也就極微弱，因此也難以捕獲和監(jiān)測(cè)。因此，每時(shí)每刻都有億萬(wàn)中微子從我們的身心和眼中穿過(guò)，我們毫無(wú)感覺(jué)。

那么，為什么科學(xué)家們又能夠觀測(cè)到中微子的信號(hào)呢？這就是萬(wàn)事都有特例，前面說(shuō)的中微子穿越物體時(shí)幾乎毫無(wú)感覺(jué)，這里面有個(gè)“幾乎”，這個(gè)“幾乎”的意思就是有那么幾個(gè)中微子會(huì)“叛逆”，特立獨(dú)行地與原子核發(fā)生“碰撞”，這個(gè)概率只有100億分之一。

也就是100億個(gè)中微子可能有1個(gè)中微子會(huì)與我們可見(jiàn)的物質(zhì)發(fā)生電磁相互作用，給科學(xué)家們留下了一個(gè)研究它的空間。中微子個(gè)體數(shù)量無(wú)限多，巴掌一伸，就有成千上萬(wàn)億個(gè)中微子穿越，也就有那么幾個(gè)會(huì)與我們手掌的電子發(fā)生碰撞，只要觀測(cè)到這種碰撞，就知道中微子的存在了。

但問(wèn)題是，這種觀測(cè)很難很難。宇宙中除了中微子，還有很多射線粒子，包括宇宙射線粒子每天都在穿越各種物質(zhì)，這些射線都帶電，因此與物質(zhì)碰撞的機(jī)會(huì)大多了。要在無(wú)數(shù)多的微觀物質(zhì)碰撞中，去發(fā)現(xiàn)極其微量的中微子碰撞軌跡，實(shí)在不亞于大海撈針。

那么，如何分辨其他射線粒子與中微子粒子與物質(zhì)作用的信號(hào)呢？根據(jù)中微子無(wú)障礙穿越的本領(lǐng)，科學(xué)家們就開(kāi)始深挖洞，在數(shù)百米乃至數(shù)千米的地底下來(lái)捕捉中微子。挖洞的目的是過(guò)濾掉哪些并非無(wú)障礙穿越的粒子，流下中微子，因此挖得越深，其他粒子穿越得可能性就越小，而中微子卻不受影響。

因此，在足夠深層的地底下或冰下，只要做好陷阱，也就是裝置好一些純凈的物質(zhì)在那里守株待兔，就能夠捕捉到中微子“個(gè)例”的一些信號(hào)。

能夠穿越到足夠深層地底的宇宙粒子，就只有中微子和極少量高能量宇宙射線了，這樣分辨出哪些是宇宙射線，哪些中微子就有可能了。當(dāng)然，被陷阱“捕捉”到得中微子，也不是真的抓住了中微子，而是中微子與陷阱中的物質(zhì)發(fā)生相互作用，留下一些軌跡，就是所謂的信息。

中微子與物質(zhì)碰撞時(shí)，盡管相互作用極弱，但仍會(huì)激發(fā)微弱的光，當(dāng)這種信號(hào)被光電倍增器放大后，就會(huì)在儀器上顯示出來(lái)。科學(xué)家們通過(guò)分析中微子碰撞的獨(dú)特信號(hào)，如光速運(yùn)動(dòng)特有的“切倫科夫輻射”，就能將其與其他高能粒子產(chǎn)生的信號(hào)區(qū)分開(kāi)來(lái)，從而識(shí)別出哪些是中微子的軌跡，分析得到這個(gè)中微子來(lái)自何方，在遙遠(yuǎn)的宇宙深處發(fā)生了什么事件。

深藏在700米地下的江門(mén)中微子實(shí)驗(yàn)中心探測(cè)器，就是為了捕捉觸網(wǎng)的中微子的。其主體是一個(gè)世界最大的單體有機(jī)玻璃球，直徑達(dá)35.4米，上面鑲嵌著數(shù)萬(wàn)個(gè)看起來(lái)像燈泡的光電倍增管，其中20英寸的2萬(wàn)個(gè)，3英寸的2.5萬(wàn)個(gè)。這個(gè)大有機(jī)玻璃球連接著極其復(fù)雜的電子元件及電纜、線圈、隔光板等部件，裝有2萬(wàn)噸液體閃爍體（簡(jiǎn)稱(chēng)“液閃”），并被安置在盛有3.5萬(wàn)噸超純水的大池子中。

當(dāng)大量中微子不斷地穿越這個(gè)巨大的“陷阱”時(shí)，就有那么幾個(gè)和“液閃”里密布的氦核發(fā)生反應(yīng)，產(chǎn)生正電子和中子，這些信號(hào)就會(huì)通過(guò)光電倍增器放大，從而讓儀器顯示出來(lái)。

雖然說(shuō)得很輕巧，實(shí)際上探測(cè)到中微子還是很難的。江門(mén)這種數(shù)萬(wàn)噸的試驗(yàn)裝置，每天也只能探測(cè)到60個(gè)反應(yīng)堆中微子、4個(gè)大氣中微子、1個(gè)地球中微子、90個(gè)太陽(yáng)中微子。而700米地層雖然將宇宙射線強(qiáng)度降低了20萬(wàn)倍，每天還是會(huì)有10萬(wàn)個(gè)來(lái)到這里。科學(xué)家們必須從這些干擾中分辨出哪些是中微子信號(hào)，以及這些中微子來(lái)自哪里。

世界上比較著名的中微子實(shí)驗(yàn)裝置有：美國(guó)建造的冰立方，位于南極2500米深的冰層底下，占地面積約1平方公里，是世界上最大的中微子探測(cè)器，主要用于探測(cè)宇宙中高能中微子；日本的超級(jí)神岡探測(cè)器，建造在深達(dá)1000米的廢棄礦井中，主要探測(cè)中微子的“味”和振蕩現(xiàn)象；大亞灣中微子實(shí)驗(yàn)室，位于3000米隧道深處，距地面深度約100米，主要用于追蹤反中微子；即將完工的江門(mén)中微子實(shí)驗(yàn)室，當(dāng)然也名列其中。

由此可見(jiàn)，雖然中微子依然是現(xiàn)代科學(xué)很難探測(cè)到的粒子，但早已經(jīng)揭開(kāi)完全神秘的面紗，其信號(hào)已經(jīng)在世界各地被科學(xué)家們所捕捉和研究。

人們剛剛發(fā)現(xiàn)中微子時(shí)，曾經(jīng)認(rèn)為神秘的暗物質(zhì)就是中微子。但中微子雖然很多，其質(zhì)量卻極小。研究認(rèn)為，宇宙中的中微子只占有宇宙總質(zhì)能的0.0035%。而宇宙總質(zhì)能分配中，暗能量占據(jù)了68.3%，暗物質(zhì)占據(jù)了26.8%，可見(jiàn)物質(zhì)占據(jù)了4.9%。因此，這點(diǎn)中微子根本無(wú)法解釋左右宇宙天體引力的暗物質(zhì)。

綜上所述，所謂中微子就是民間傳說(shuō)的“阿飄”完全是胡扯，由此而攀扯“科學(xué)的終點(diǎn)是玄學(xué)”更是愚昧無(wú)知的鬼話。科學(xué)證明，中微子就是宇宙中實(shí)實(shí)在在存在的一種物質(zhì)，只是這種物質(zhì)幾乎不帶電，因此不受電磁作用力束縛，而人類(lèi)觀測(cè)一切事物恰恰主要是利用電磁作用力進(jìn)行的，比如聲光電等現(xiàn)象，因此，中微子就很難被人觀測(cè)到而已。

或許有人認(rèn)為，研究中微子這種虛無(wú)縹緲的東西毫無(wú)價(jià)值，或許對(duì)普通人來(lái)說(shuō)是這樣，但對(duì)于擔(dān)負(fù)引導(dǎo)人類(lèi)文明走向和生存的科學(xué)事業(yè)來(lái)說(shuō)，則是非常重要的一件事。因?yàn)橥ㄟ^(guò)對(duì)中微子的深入研究，很可能會(huì)發(fā)現(xiàn)許多宇宙最深層的秘密，從而逐步揭示宇宙誕生和演化的真相，對(duì)人類(lèi)未來(lái)的生死存亡至關(guān)重要。

相信隨著研究和發(fā)現(xiàn)的深入，總有一天中微子這個(gè)“阿飄”的真面目會(huì)大白于天下，讓我們期待。

時(shí)空通訊原創(chuàng)文章，請(qǐng)尊重作者版權(quán)，感謝閱讀。

來(lái)源: 時(shí)空通訊