第388章突破
宇宙中微子的產生有幾種方式。←
一種是原生的,在宇宙大爆炸產生,現在為溫度很低的宇宙背景中微子。第二種是超新星爆發巨型天體活動中,在引力坍縮過程中,由質子和電子合併成中子過程中產生出來的,sn1987a中微子就是這一類。第三種是在太陽這一類恆星上,通過輕核反應產生的十幾mev以下的中微子,目前還無法搞清楚的太陽中微子就是其中之一。第四種是高能宇宙線粒子射到大氣層,與其中的原子核發生核反應,產生π、k介子,這些介子再衰變成中微子,這種中微子叫「大氣層中微子」。五是宇宙線高能持子與宇宙微波背景輻射的光子碰撞產生π介子,這個過程叫「光致π」,π介子衰變產生高能中微子,這種中微子能量極高。第六種是宇宙線高能質子打在星體雲或星際介質的原子核上產生核反應生成的介子衰變為中微子,特別在一些中子星、脈衝星等星體上可以產生這種中微子。第七種是地球上的物質自發或誘發裂變產物β衰變產生的中微子,這類中微子是很少的。
在飛船里,經過了漫長的等待,李安終於在離開地球的第五十年,捕捉到了中微子,進行了人類歷史上的第一次中微子加速器測試!
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。中微子產生的途徑很多,如恆星內部的核反應,超新星的爆發,宇宙射線與地球大氣層的撞擊,以至於地球上岩石等各種物質的衰變等。儘管大多數科學家承認它可能是構成我們所在宇宙中最常見的粒子之一,但由於它穿透力極強,而且幾乎不與其它物質發生相互作用,因此它是基本粒子中人類所知最少的一種。被譽為中微子之父的泡利與費密曾假設它沒有靜止質量。
不過現在在李安的觀察之中,李安認為。中微子是有質量的,通過高精度的粒子加速器,李安要做的是,把對方的質量找出來!
在535天的觀測中捕獲了256個從大氣層進入水槽的繆子中微子,只有理論值的百分之六十;在實驗地背面的大氣層中產生、穿過地球來到觀測裝置的中微子有139個,只剩下理論值的一半。
李安據此推斷,中微子在通過大氣和穿過地球時,一部分發生了振蕩現象,即從一種形態轉為另一種,變為檢測不到的陶子中微子。根據量子物理的法則。粒子之間的相互轉化只有在其具有靜止質量的情況下才有可能發生。其結論不言而喻:中微子具有靜止質量。研究人員克隆人指出,這個實驗結果在統計上的置信度達到百分之九十九點九九以上。
這個實驗不能給出中微子的準確質量,只能給出這兩種中微子質量之差--大約是電子質量的一千萬分之一,這也是中微子質量的下限。中微子具有質量的意義卻不可忽視。一是如前所述,由於宇宙中中微子的數量極其巨大,其總質量也就非常驚人。二是在現有的量子物理構架中,科學家用假設沒有質量的中微子來解釋粒子的電弱作用;因此如果它有質量,目前在理論物理中最前沿的大統一理論模型(一種試圖把粒子間四種基本作用中的三種統一起來的理論)就需要重建。
雖然李安不是最早提出中微子具有靜止質量的人。早在1980年,蘇聯理論與實驗物理研究所柳比莫夫小組在經過10年的氚?能譜測量以後得出結論。認為中微子的質量為34.4電子伏特。(電子伏特是一個很小的能量單位,相當於一個電子在一伏特的電場中具有的能量。)考慮到儀器因素帶來的測量誤差和實驗方法不完善帶來的系統誤差之後,中微子的質量應在17至40電子伏特之間。這一結果第一次宣布電子反中微子的質量不等於零,轟動了全世界子物理學界和天體物理學界。
粒子加速器中微子轟擊。並不是轟轟烈烈,因為中微子本來就不和很多基本粒子反應,即使是在粒子加速器上也是一樣。
不過,李安還是證實了。中微子的確是具有質量的,而且準確的測出了中微子的質量:32.2電子福特,誤差不會超過萬億分之一。
而接下來。相關中微子的測試,也隨之進行,而隨著這些難題的突破,意味著李安的科技,將會得到大幅度的提高!
「成功了!」
李安的臉上,露出了狂喜之色。
中微子除了解釋宇宙來源,恆星演化之外,可以說是有著很多的應用的。
來自宇宙的中微子能暢行無礙地穿越包括地球在內的很多物體。雖然中微子無法直接探測到,但它在穿透地球過程中,偶爾會產生少量的高能量繆子中微子,併發散出特殊輻射光——切倫科夫光。
首先,是中微子通訊,李安之前嘲笑天王星人用無線波通訊這種低級的手段,但是事實上,李安的通訊手段,也沒有得到太大的提高。
中微子通訊是由於星球是球面,加上表面建築物、地形的遮擋,電磁波長距離傳送要通過通訊衛星和地面站。而中微子可以直透星球,它在穿過星球時損耗很小,用高能加速器產生10億電子伏特的中微子穿過星球時只衰減千分之一。
舉個例子,從南美洲可以使用中微子束穿過地球直接傳至北京。將中微子束加以調製,就可以使其包含有用信息,在地球上任意兩點進行通訊聯繫,無需昂貴而複雜的衛星或微波站。
而且,中微子研究可以提高太陽能的利用率!
在恆星演化的晚期﹐中微子的作用有﹕發射中微子﹐帶走了大量的能量﹐加快了恆星演化的進程和縮短了恆星演化的時標﹔對超新星爆發和中子星形成可能起關鍵作用。例如﹐有一種看法認為﹕在一個高度演化的恆星內部﹐通過逐級熱核反應﹐一直進行到合成鐵。進一步的引力坍縮,將使恆星核心部分產生強烈的中子化﹐而放射出大量中微子。由於中性流弱作用的相干性﹐鐵原子核對中微子有較大的散射截面。因此﹐強大的中微子束會對富含鐵原子核的外殼產生足夠大的壓力﹐將外殼吹散而形成猛烈的超新星爆發。被吹散的外殼形成星雲狀的超新星遺迹﹐中子化的核心留下來形成中子星。
幾種中微子是同一種實物粒子的不同表現,還是不同性質的幾種物質粒子,或者是同一種粒子組成的差別相當微小的具有不同質量的粒子。
最重要的是,以前的科幻小說之中描寫的比哈勃望遠鏡更加精密的望遠鏡,將會被研發出來!
儒勒.凡爾納的科幻小說《海底兩萬里》講述了尼莫(拉丁語為「無此人」的意思)船長和他的「鸚鵡螺號」潛水艇的歷險故事;中微子則是我們所能知的最接近「無物質」的最小粒子,它也是一種黑暗的物質。小說中的「鸚鵡螺號」被用來探索海底世界,中微子也可以被用來觀測太空中那些遙不可及的天體。
「中微子,果然是可以超過光速,雖然我還不了解他為什麼超過光速,但是可以肯定的是,愛因斯坦的相對論,被我打破了!」
挑戰了地球時代一個知名的科學家,李安的感覺十分的好。
要知道,這個問題,以前在地球可以說是被一直爭論的。
在地球時代,義大利格蘭薩索國家實驗室「奧佩拉」項目研究人員使用一套裝置,接收730公裡外歐洲核子研究中心發射的中微子束,發現中微子比光子提前60納秒(1納秒等於十億分之一秒)到達,即每秒鐘多「跑」6公里。「我們感到震驚,」瑞士伯爾尼大學物理學家、「奧佩拉」項目發言人安東尼奧.伊拉蒂塔托說。2011年9月22日英國《自然》雜誌網站報道了這一發現。研究人員定於23日向歐洲核子研究中心提交報告。
這一項目使用一套複雜的電子和照相裝置,重1800噸,位於格蘭薩索國家實驗室地下1400米深處。項目研究人員說,這套接收裝置與歐洲核子研究中心之間的距離精度為20厘米以內,測速精度為10納秒以內。過去兩年,他們觀測到超過1.6萬次「超光速」現象。依據這些數據,他們認定,實驗結果達到六西格瑪或六標準差,即確定正確。
但是,當時這個結果,受到了許多的科學家的質疑!
「超光速飛行啊,如果能夠掌握這種能力,那該有多麼的可怕啊!不過,現在的我,只是一個二級文明,飛船的飛行速度,只能夠達到光速的百分之一,就算是了解了中微子的性質,也不可能在短時間突破光速啊!」
李安想到這裡,也是有些遺憾。
在李安的腦海里,如果飛船的航速可以突破光速,那麼李安的文明,少說就已經是四級文明了,但是現在,雖然李安測試到了中微子的性質,但是卻無法將其原理解析清楚,這實在是一件令人憂傷的事情。(未完待續。。)