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科学网—探秘中微子

发布时间:2019-05-31 02:23 来源:未知 编辑:admin

  20世纪初,能量和动量守恒定律已被物理学家广泛接受,成为物理学基本定律之一。然而不久之后科学家们发现,中子在衰变成质子和电子(衰变)时,能量会出现亏损。丹麦物理学家尼尔斯波尔据此认为,衰变过程中能量守恒定律失效。

  对此,奥地利物理学家沃尔夫冈泡利(Wolfgang Pauli)却在1930年给出了不同的解释。他提出,衰变过程中可能产生了一种电中性的粒子,不参与通常的电磁相互作用,很难被探测到,而正是它“偷走”了衰变中释放的能量。为避免与已有的中子概念混淆,意大利物理学家费米(E. Fermi)将其正式命名为中微子。

  此后二十余年,中微子一直都是一个理论概念,未曾得到实验证据。直到1956年,美国科学家柯温(C. Cowan)和莱因斯(F. Reines)利用核反应堆产物的衰变产生反中微子,第一次从实验上得到中微子存在的证据。

  随后,物理学家在粒子物理标准模型中,对中微子作出了精确的描述和预言,并且发现它有3种不同的“味”属性。

  实验物理学家则在中微子探测中发现,来自太阳的中微子数目比理论预言少了近三分之一,成为著名的“太阳中微子问题”。

  对此,一个可能的解释是,特定“味”的中微子在传播中会转变为不同的“味”,探测到的中微子处于哪个“味”由传播中不断改变的波形决定。意大利理论物理学家布鲁诺庞蒂科夫(Bruno Pontecorvo)首先提出这一猜想,称这一现象为“中微子振荡”。

  1998年,日本科学家利用超级神冈探测器首次发现了中微子振荡的确切证据。此后,太阳中微子振荡、大气层中微子振荡、核反应堆中微子振荡、粒子束中微子振荡均被科学家的一系列实验所证实。

  2012年3月8日,王贻芳领衔的大亚湾中微子实验国际合作组宣布,首次实验发现了中微子的第三种振荡模式。

  无论对理论物理还是实验物理而言,中微子振荡的发现都非常重要,因为这意味着中微子具有质量,而这与原始的粒子物理标准模型不相吻合。然而,中微子质量的具体数值,至今仍然是未解之谜。

  来自大亚湾的发现,不仅让人们更加理解基本粒子的物理规律,还使得科学家能够利用现有技术手段,开始研究宇宙中的反物质消失之谜。这无疑让全世界的物理学家感到兴奋。

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