每秒400万亿颗幽灵粒子,正在贯穿你的身体,它们来自太阳
请注意,本篇文章字数约1700字,需要两分钟阅读时间,在此期间你将被5亿亿颗中微子贯穿身体,不必感到慌张,也无需关闭文章,因为中微子来自太阳,你无法逃避,但也不会对健康造成任何危害。
听完开头那段陈述,或许你心中产生了三个疑惑,一:中微子是啥? 二:为何能贯穿我们的身体?三:既然来自太阳,那我躲在室内或者夜晚出来不就行了,为何还无法逃避?
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追根溯源,这三个疑惑都与太阳相关,因此我们还是得从太阳讲起
太阳每时每刻都在发光发热,地球每时每刻也都在接收太阳的光热,但由于地球的自转和公转,导致全球大部分地区都没法持续接收太阳光的沐浴,除非光子能够穿透地球,但显然光子不具备这样的本领,然而对于太阳内部产生的另一种粒子——中微子,这些都不是事儿。
我们知道,太阳内部的工作原理是核聚变,氢元素转化为氦元素,中间释放出巨大的能量,其中会产生光子和中微子,而中微子具有极其强悍的穿透能力,理论上,即便是厚达一光年的铅板,中微子都可以穿过去,更别谈一个小小的地球以及更加渺小的人类身躯了。
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然而这是为什么呢?
1930年,奥地利物理学家泡利为了解释β衰变能量丢失之谜,提出了在衰变过程中除了释放出一个电子之外,还产生了一个静止质量为零,且为电中性的新粒子,当时称呼这个粒子为中子,但随着后来真正的中子被发现,又改称为中微子。
同时我们知道宇宙中有四大基本相互作用,而中微子只参与两种,分别为:弱相互作用、引力相互作用,其中引力相互作用在微观层面我们忽略不计,而剩下的弱相互作用,由于其反应截面非常小,形象点说中微子即便在原子内部(甚至原子核内部)穿行,也几乎不会被捕获。
所以这给当时的实验物理学家想要捕获这种粒子,提出了相当大的挑战,毕竟你搞理论的动动嘴,我们做实验的就得跑断腿啊,但好在诺贝尔奖倾向搞实验的。
【 每秒400万亿颗幽灵粒子,正在贯穿你的身体,它们来自太阳】我们现在知道中微子只是极难与物质发生作用,也就是说,还是有概率能捕获的。就像你去买彩票,想要大概率能中奖,那么有两种办法,一是你疯狂去买彩票,买个上百万次,二是主办方把中奖号码多设置几个。
于是科学家们们也抱着这样的想法投入到捕获中微子的道路上去了
1956年,美国物理学家莱因斯和柯温第一次在实验中发现了中微子存在的证据。
他们把装有氯化镉溶液的装置搬到了核反应堆附近,因为核反应堆是个强大的中微子源,利用反中微子吸收过程可以生成正电子与中子,其中正电子与电子发生湮灭发出高能光子,而中子随后与隔原子核发生反应也会产生光子,因此一个过程存在两次光信号,这种频闪具有很高的特异性,如果能观测到,那么就能证明中微子存在。
与此同时,也有一帮科学家想捕获来自太阳的中微子,这样一来就能更加直接的证明太阳内部确实发生了核聚变过程,然而遗憾的是,这相对于莱因斯他们证明中微子存在的过程似乎没那么容易,因为一开始他们确实找到了太阳上的中微子,但恼人的是,数量对不上,实际观测与理论数值相差很大
于是就这样苦苦挣扎了四十多年,直到世纪末,科学家认为会不会是中微子本身有问题呢?导致中微子从太阳飞行到地球的这段路程上,属性发生了变化呢?这也就是所谓的中微子振荡。思路突破了,实践也很快取得成果,最终由加拿大萨德伯里中微子观测台于2001年宣布捕获了太阳中微子且存在中微子振荡这一事实
有一点需要注意,之前我们说一开始科学家们认为中微子静止质量为零,但通过中微子振荡的证实,表明中微子实际上是有质量的,只不过极其微小。
现在我们应该对中微子的探索过程以及它的穿透力有了一个较为深入的了解,那么标题中的每秒400万亿颗,数量是否过于夸张了呢?
并不夸张,按照太阳目前的状态,其内部每秒诞生的中微子数量在两百万亿亿亿亿颗左右,这是一个非常庞大的数据,在这样的基础上,按照辐射规律,这庞大的中微子群会均匀的散布在一个球面上发射出去,这时我们考虑到日地平均距离为1.5亿公里,简单的数学计算就能得出,在地球这个位置上,每平方厘米的面积,每秒穿过的中微子数量为六百多亿颗,换成一个成年人面积的话,按照40厘米*一米七的侧面积计算,那么正是400多万亿颗。
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