有人问:中微子极强穿透力,需要五光年铅板才能挡住,若是用一公里的中子态物质是否能够挡住?为什么?

没有听说用5光年铅板就能够挡住中微子这一说。能不能挡住中微子,不在于用铅板还是水泥板,也不在于厚不厚,而是在于“中微子”有没有兴趣与你玩,或者说你有没有这个本事拉住他。

据时空通讯通俗理解,中微子有三个明显的特点:这三个明显特点就是小、孤、快。

小,就是中微子非常小,小到比光子可能大一点点,比电子小百万倍,也就是小6个数量级。一般认为电子直径在10^-15m,中微子约为10^-21m。因此它可以通过任何我们认知的最小缝隙;

孤,就是中微子很是孤傲,从来我行我素,几乎正眼也不瞧任何物质,因此从来不受任何物质羁绊,穿越其中视若无物。别看铅板密度很大,用高倍电子显微镜一看空着呢,足够若干中微子排成横队穿越了。

其三,速度非常快,几乎达到光速。曾经有一段时间科学家们认为,中微子速度超过光速,整个物理学理论都要改写,后来发现是弄错了,市实验设备电缆线接头故障导致,由此Opera的实验室中心主任引咎辞职。

由于这三个特点,中微子就不但被称为“宇宙隐身人”,还被称为“鬼微子”。

中微子的发现。上世纪二十年代,科学家们在对放射性研究过程中,发现在量子世界,能量的发射和吸收是不连续的规律。但物质在β衰变过程中释放出电子组成的β射线能谱却是连续的,而且电子只带走了总能量一部分,还有一部分却失踪了。量子力学哥本哈根派领袖尼尔斯·波尔把这种奇怪现象定为:β衰变中的能量守恒定律失效。

如果真是这样,很可能能量守恒定律就要改写。但1931年泡利提出了一个观点,有一种通过衰变产生的新粒子,很可能是带走这部分能量的“小偷”,这个“小偷”与其他物质相互作用很弱,因此很难被发现。他开始把这种物质叫做“中子”,后来真正的中子被发现,这种粒子就被物理学家费米命名为“中微子”。

泡利是第一个预言中微子存在的人,在泡利预言二十多年后,1956年,美国莱因斯和柯万在实验中直接观测到中微子,为此它获得了1995年诺贝尔物理学奖。

这以后,科学界对中微子充满了兴趣,至少有6项与中微子相关的研究先后陆续获得了诺贝尔物理学奖,这充分说明了中微子发现对自然规律认识一次大的飞跃。

中微子充满着宇宙空间。中微子的产生在宇宙中有多种方式,最主要有:宇宙大爆炸产生的原生中微子,至今仍然存在于宇宙每个角落,成为温度很低的宇宙背景中微子;超新星大爆炸产生的中微子;恒星核反应产生的中微子;宇宙射线轰击大气层、星际云、尘埃等介质的原子核产生的中微子等。

科学家们区分这些中微子是哪里来的,主要是看它们的能量。比如太阳内部核反应每秒会产生10^38个中微子,但太阳产生的中微子最高能量只有50Mve以下,而科学探测接受到来自宇宙的中微子能量有很高的,最高达到1000TeV,是来自太阳中微子能量的10亿倍。这种中微子主要来自超新星大爆炸、伽马射线暴等宇宙顶级能量暴事件。

迄今为止,中微子是穿越人体最多的东西,不管白天黑夜,每时每刻都有大量的中微子穿越人体,每秒达到1000万亿个之多。

由于中微子不带电荷,不与物质发生作用,很难探测到。为了探测到中微子的踪迹,美国威斯康星大学和加利福尼亚大学的科研人员,在南极冰原下面800米深处安装了一台昵称叫“冰立方”的辐射探测器,目的是屏蔽掉来自宇宙的高能射线,这些射线会与物质发生交互作用,因此在地层中跑不多远就被吸收了,而留下的就很可能是中微子。在地底下探测中微子,并不是抓住中微子,而是中微子通过装置时会留下轨迹,科学家通过分析这些轨迹,就能够得到中微子的一些基本信息。

2013年,这台冰立方探测器探测到了数个高能中微子,能量达到30TeV以上,那个高于太阳能量10亿倍的中微子就是在这里探测到的。世界上还有很多中微子探测器,有的在地底下,有的在矿井里,有的发射到了太空,都是根据中微子独特的个性设计的,探测已经取得了许多进展。

中子星无法阻挡中微子的步伐。理论上,100亿个中微子只有1个会与物质发生作用,这样物质再厚又有什么作用呢?

鉴于中微子小、孤、快三个基本特点,中微子在太空中穿越,似乎从来还没有什么障碍。中子星虽然密度很大,巨大的自身引力把原子都压垮了,整个星球压成一个巨大的种子团,但它还是依靠中子简并压抵御住了继续坍缩。

何谓中子简并压?就是中子与中子之间有一种斥力,这种斥力使中子与中子之间拒绝靠在一起,产生了压力,这样就有了间隙。况且中子本身也并不是密密实实的,是由夸克组成,而夸克与夸克也是有间隙的。而中微子比中子小多了,又没有电荷,不与中子交朋友,还不是目不旁视一通而过?

中子星的引力虽然很大,逃逸速度达到光速一半,但中微子速度非常接近光速,因此中子星引力也拿中微子毫无办法。那么这个世界没有什么能够克制中微子吗?不是,中微子还是有弱点的,既然有弱点,这个世界就有它相克的东西。

弱相互作用使它诞生和辐射,引力相互作用最终让它俯首称臣。中微子的弱点就是质量并不等于零、快不过光速、与引力有相互作用。研究认为,中微子由于不带电荷,不参与电磁相互作用和强相互作用,但参与弱相互作用和引力相互作用。

既然中子星这个宇宙中引力的老二都制服不了中微子,就只有请老大出手了。宇宙食物链的顶端老大~黑洞,在其史瓦西半径内,时空曲率达到无限大,没有任何东西可以逃逸,光速也不例外。这样,像中微子这种比光速还差那么一点点的物质就只有束手就擒了。

因此,当中微子横冲直撞中遭遇了黑洞,就歇菜了,会被黑洞引力所捕获,被抓进黑洞史瓦西半径以后,就只有乖乖的掉落到中心那个奇点中,化为乌有。

这就是中微子的克星,除此之外,似乎没有什么东西可以阻挡中微子。

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