中微子的來歷

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我國古代有一個美麗的傳說,宇宙原來是混沌一片,后來盤古開天辟地,世界才成形。當(dāng)然,這只是神話,不是科學(xué)。

根據(jù)現(xiàn)代科學(xué)的認(rèn)識,我們生活在其中的這一個宇宙是在大約150億年前的一次宇宙大爆炸中誕生的,大爆炸以前和大爆炸最初10的負(fù)43次方秒以內(nèi),宇宙是什么樣子?目前的科學(xué)還無可奉告。只知道大爆炸后10的負(fù)43次方秒時,宇宙的密度高達每立方厘米10的49次方克,溫度是10的32次方攝氏度。

當(dāng)時世界上的物質(zhì)是我們還不清楚的粒子。瞬間以后,出現(xiàn)了大批我們今天所認(rèn)識的“粒子”,其中有一類叫做“中微子”。它們不帶電,質(zhì)量極小,與其它粒子的相互作用極弱,長期在太空遨游。還有另外一些粒子,由于它們的相互作用較強,隨著宇宙溫度的變冷而逐漸凝結(jié)成原子、分子,凝聚成星球。大約50億年前,太陽和太陽系形成了,其中也包括地球。

在微觀世界中,中微子一直是一個無所不在、而又不可捉摸的過客。中微子產(chǎn)生的途徑有很多, 如恒星內(nèi)部的核反應(yīng),超新星的爆發(fā),宇宙射線與地球大氣層的撞擊,以至于地球上巖石等各種物質(zhì)的衰變等。由于中微子與物質(zhì)的相互作用極弱,難以捉摸,以致人們至今對它的認(rèn)識還很膚淺,就連它有無質(zhì)量也還沒有搞清楚。

雖然單個中微子的質(zhì)量微不足道,但由于宇宙中它的數(shù)量極其巨大,平均每立方厘米有300個,密度與光子相仿,比其它所有粒子都要多出數(shù)十億倍,它有無質(zhì)量關(guān)系到人類所在的宇宙將如何演變?茖W(xué)家目前認(rèn)同的有兩種設(shè)想:一種情況是宇宙將象現(xiàn)在這樣永遠膨脹下去,另一種情況是它膨脹到一定程度后在自身引力作用下發(fā)生收縮,哪一種情況會發(fā)生取決于宇宙的總質(zhì)量。如果總質(zhì)量小于某個臨界值,宇宙自身的引力就不足夠大,前者將會發(fā)生;反之后者將會發(fā)生。如果中微子具有靜止質(zhì)量,其總質(zhì)量會非常驚人,影響到宇宙總質(zhì)量與臨界質(zhì)量的對比關(guān)系,即決定宇宙是膨脹還是收縮。

而且,從星球內(nèi)部發(fā)出的光很難穿出龐大的星球,我們觀察到的星光、太陽光只是星球和太陽表面發(fā)出的光,只有中微子才能暢通無阻地將星球、太陽內(nèi)部的信息帶給我們。


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