盘点八个着名中微子实验:未能真正挑战相对论
时间:2017-12-08

   八个着名的中微子实验的清单:没有真正挑战相对论

  据北京时间3月13日消息,据国外媒体报道,很多人都听过着名科学家爱因斯坦的结论,光速不能超过,但意大利的OPERA实验室科学家在去年年底通过实验得出中微子可能比光速快,这似乎是颠覆了多年来被大多数人所统治的爱因斯坦理论的结果,虽然后来证实这个结果可能由于实验方面的错误而不正确,也证明了科学未知领域的复杂性和神秘性,特别是在中微子领域。

  纵观中微子历史上的所有实验,似乎每一个都已经取得了一些令人鼓舞的成果,但是它还没有能够真正挑战爱因斯坦的相对论的实质性结果,尽管实验结果仍令人费解,也解决了许多理论上的谜团和问题,下面是着名的中微子实验的历史:

  1.日本超级神冈中微子实验

  中微子是非常微小的基本粒子。宇宙中每个质子或电子可能至少有10亿个中微子。科学家需要弄清楚中微子是如何工作的,因为他们与许多物理学领域密切相关。无处不在的粒子在宇宙大爆炸的几个毫秒内开始,并在元素的放射性衰变,星体核反应和超新星爆炸中产生新的中微子。

  美国领导的费米实验室微型中微子实验项目的物理学家兼发言人比尔•刘易斯(Bill Lewis)表示,他们是宇宙中的重要组成部分,但迄今为止我们对此一无所知。中微子很难理解的原因是它们很难与其他物质结合。与普通电子不同,中微子没有电磁荷;他们的质量如此之低以至于科学家们一直认为他们没有质量。检测它们需要密切监视一个大的容器(如水),当中微子碰到其他粒子时,这些容器会产生可观察的变化。例如,这张图显示了日本的超级神冈中微子实验环境,研究人员坐在一艘小船上。探测器由一个装满50,000吨水的大容器和超过11,000个倍增管组成。

  衰变

  科学家们在衰变过程中首先开始关注这种微小的粒子。在20世纪初,研究人员注意到一些奇怪的衰变现象。如果释放的粒子只有电子,衰变过程似乎违反物理定律,能量守恒和动量守恒。没有人知道为什么当时发生这种情况。然而,在每一个新的实验结果中,违反物理定律的证据变得更加强大。在20世纪30年代,物理学家沃尔夫冈·保罗开始怀疑核衰变的过程可能会比以前想象的复杂。如果一个原子在衰变过程中辐射其他东西,违背物理定律的矛盾就很容易解决。这个所谓的其他东西应该是中微子。但是,如果中微子存在,它们必须非常轻,难以相互作用。从来没有人看到符合这种条件的粒子,也没有人想到更好的方法来找到它们。相当长一段时间以来,科学家一直认为不可能检测到中微子。

  3.发现中微子实验

  1956年,从事中微子学的物理学家有了新的研究方法。在假定中微子存在的前25年,美国人在原子武器计划中建造了多个核反应堆。许多研究人员认识到,这些核反应堆辐射每秒钟每平方英寸300万亿中微子,因此可以用来检测中微子。虽然中微子很难与其他物质结合,但存在足够的材料存在微中子应该触及的微妙的可能性。

  在反腐过程中,这种直接的影响会产生伽马射线。当时,物理学家克莱德 - 科恩(Clyde-Coyne)和弗里德 - 里奇 - 雷恩斯(Fried Ridge-Raines)开发出一种探针,将其放置在南卡罗来纳州的萨凡纳河电厂附近,只要反应堆开启,他们的实验就有可能探测到第一个时间给中微子。尽管科文特于1974年去世,但勒宾斯却在1995年获得了诺贝尔奖。这里展示的是两位科学家宣布的两颗中微子。

  4.加拿大萨德伯里中微子实验

  几乎所有的中微子都是在太阳巨大的核反应堆中产生的,天文学家希望能够捕获这些中微子,因为它们含有太阳内部的重要信息。1964年,物理学家雷·戴维斯和天文学家约翰·巴卡德在南方的霍姆斯特德矿山建立了实验环境美国达科他州,发现这些中微子,探测器需要建在地下深处,因为侵入地球大气的宇宙射线会干扰实验结果。

  Homestake实验完成并开始运行后,研究人员发现了一个奇怪的现象。根据他们的计算,太阳的中微子应该是他们实际检测到的三倍以上,因此,科学家们从头开始,试图找出计算过程中的错误和漏洞,并且纠正了估算结果,但是仍然不能找出他们错在哪里霍姆斯塔克实验运行了30多年,总是取得了同样的结果,天文学家怀疑他们自己的太阳模型可能是完全错误的,这个问题一直持续到90年代中期,此时研究人员发现实际上有三种不同类型的中微子,在衰变过程中或在太阳中产生的中微子是电子中微子,其他过程产生的粒子是中微子和中微子中微子,霍尔斯塔克实验是检测电子中微子。太阳到地球,电子中微子将转化为其他类型,因此Holmestak实验不能检测到其他两个中微子。

  随着新探测器的出现,所有三种中微子都被探测到了,这种神秘感已经不存在了。这一发现具有重大意义。以前,一些科学家认为中微子没有质量,不同类型的中微子之间的转换需要粒子质量。 2001年,加拿大萨德伯里的中微子实验室检测到所有三颗来自太阳的中微子。

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