广东江门中微子研究有望发现新物理

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2024-12-04 09:12:45 今日头条

广东江门中微子研究有望发现新物理

历时9年多，位于中国广东的江门中微子实验探测器主体于2024年11月20日全部建成，计划明年正式运行。消息一出，科技界对之高度关注。那么，让科学家“兴师动众”的中微子是什么神秘物质？为何要将中微子实验探测器的主体建在地下700米？通过它又可以开展哪些科学研究呢？我们请中国科普作家协会会员雷淼来说一说。广东江门中微子研究有望发现新物理！

一桩“失窃案”引出中微子

中微子其实是一种被预言出来的基本粒子，这一设想的开头，是一桩“能量失窃案”。

放射性元素有种现象叫作“β衰变”，即原子核里的中子会衰变为质子，并放出一个电子（也称β粒子）。英国物理学家查德威克在1914年通过实验证实，β粒子具有连续的能谱，也就是说，它的能量不是个确定值，而是从零到某一上限中的各种可能性都有，而它的两个“兄弟”α粒子和γ射线总是乖乖地带出确定的能量。这个现象令科学家大惑不解，既然β粒子不是次次都一样，那么少掉的那些能量跑哪儿去了？

对于这桩“能量失窃案”，奥地利物理学家泡利主张，除了电子之外，β衰变还产生了一个当时科技手段探测不到的极小中性粒子，带着能量偷偷溜走了。1932年，美籍意大利物理学家费米把泡利预言的假想粒子称为“中微子”（Neutrino）。

1956年，美国物理学家莱因斯和柯温在距离美国萨瓦纳河反应堆堆芯11米远的地下12米深处，用400升氯化镉水溶液和4200升液体闪烁体搭建出当时世界最大的中微子探测器，明确检测到来自反应堆的中微子，终于发现了这个“能量窃贼”。

如今，在地球上指甲盖大小的面积，每秒就有600亿个太阳中微子浩浩荡荡地通过。由于质量极小的中微子表现不出什么引力，而弱相互作用的作用距离又极短，因此中微子在穿过一般物质时基本不会受到阻碍。打个比方，穿过地球这么厚的物质，100亿个中微子可能只会被截住一个。

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