太陽的能量從哪裏來
太陽每秒發出這麼巨大的能量,幾十億年來,它源源不斷地把能量輸送到四麵八方,卻絲毫不見發光能力有任何減弱。是什麼東西“燃燒”並不斷地供給這麼多的能量呢?曆史上,科學家們曾提出過多種看法。最初設想的是像地球上的普通物質燃燒那樣產生熱。就假設燃燒的是優質煤吧,1克優質煤完全燃燒隻能放出2926千焦的熱,如果太陽全部由優質煤構成,那麼隻要經過5000多年整個太陽就燒完了。而我們人類存在的曆史已經有200萬年了。顯然煤不是太陽的能源。後來人們又提出一些其他假說,也沒能完滿解決問題。那麼,太陽的能量究竟怎樣產生的呢?很長時間以來,這都是一個謎。直到20世紀30年代這個問題才得到解答。1938年美國物理學家貝特提出太陽的能源是原子核聚變反應,即由4個氫原子核聚變成1個氦原子核,從而釋放出的巨大能量。氫彈就是這種核反應。可以說,1克氫聚變成氦能放出65×1011焦耳的能量,相當於產生648×1011焦耳的熱,這等於200噸優質煤燃燒所產生的熱量。可見,核反應產生的巨大能量是其他產能方式所不能比擬的。核反應需要高溫壓條件,太陽中心具有約1500萬度的高溫,壓力比地球大氣壓大4000億倍,是一個天然的核反應實驗室。太陽能源也給我們以啟迪。如果在地麵上能人工大規模進行這樣的受控核反應,可以獲得多麼巨大的能量啊!原子核工作者正在為此不斷努力創造實驗條件。
中微子失蹤案
科學家對研究課題的探討總是沒有止境的。雖然核反應理論已經得到了科學界的公認,提出太陽能源學說的貝特也獲得了諾貝爾獎金,可是要揭開太陽的奧秘還有許多問題要搞清楚,比如太陽是由些什麼元素組成的?它上麵的物理狀態(溫度、壓力等)怎麼樣?”……這些問題對於地麵上的物體來說,是很簡單的,到實驗室裏測量、化驗一下就解決了。而我們要了解的是在15000萬千米之外的太陽!用什麼辦法尋求答案呢?
太陽的真麵貌將更深入更全麵地層現在人們麵前,它將被更多更好地用來造福於人類。
19世紀末,物理學家發現鈾和鐳等元素能夠自動衰變。在衰變過程中,放射出3種射線,其中有1種射線,叫做p射線。它是一種帶負電的高速飛行的電子流。
起初,人們認為在原子核的衰變過程中,原子核發射出一個電子,並且轉變成另一種原子核。但是,當人們對衰變前後的原子核進行精密測量並且對能量加以對比之後,發現發射出的電子所攜帶的能量少於原子核釋放出來的能量。就是說,原子核在衰變過程中有一小部分的能量丟失了。
為了尋找遺失的這部分能量,人們進行了實驗和研究。到1931年,奧地利物理學家泡利提出一個大膽的設想。他,認為在晾變過程中,原子核除了發射出一個電子以外,可能還發射出一種我們很難察覺到的,還不認識的粒子。他根據衰變理論,認為這種未知的粒子具有奇妙的性質,就是它不帶電,顯中性,質量微小,不跟周圍物質發生作用,它不願意“顯露”自己,所以人們無法觀測到它們。
泡利的設想提出後不久,意大利物理學家費米把這種未知的粒子命名為“中微子”,意思是中性的小家夥。
這個假說提出以後,許多科學家就設法尋找這種粒子。尋找中微子是很不容易的,科學家們花了將近20年的時間,想了許多辦法,在50年代總算找到了中微子。
在地球上找到了中微子,使天文學家聯想到了太陽。人們認為太陽上時刻發生著由氫聚變為氦的核反應,那麼一定會發射大量的中微子。
我們知道,現階段太陽內部主要的核反應是4個氫原子核聚變合成1個氦原子核。經過一次聚變反應之後,質量損失了。損失的質量轉化為能量,於是發出巨大的光和熱。科學家認為,中微子就是這種反應中必然會產生的一個副產品。天文學家根據理論,可以算出太陽內部每秒鍾產生2000億億億億億個中微子。這是一個多麼巨大的數字啊!
這麼大量的太陽中微子穿透太陽大氣和太陽到地球之間的空間,來到地球上,鋪天蓋地地灑向人間。據估計,來到每指甲蓋大小的地麵上的中微子有幾百億個。
為了尋找來到人間的太陽中微子,科學家想了許多辦法。直到1968年,美國科學家戴維斯等人在美國南達科達州的一個深1500米的金礦裏做了一次實驗,才找到太陽中微子。戴維斯等人在金礦裏放了一個很大的鋼箱,裏麵裝了38萬公升的四氯化二碳溶液,用四氯化二碳來誘捕中微子。當太陽中微子穿過鋼箱的時候,就會使一個原子量為37的氯原子在一個中微子的打擊下變成一個同樣原子量的氬原子,並且放出一個電子。氬是一種不穩定的放射性元素,它會不斷地衰變。用計數器可以測出核反應以後產生了多少氬原子,這樣可以反算出中微子的數量。
捕獲中微子的辦法總算找到了,可是實驗的結果卻使科學家大吃一驚,引起了一場爭論。實際找到的中微子數量遠遠少於估計能抓到的數量。本來預計用這個方法每天能捕獲一個中微子,實際上5天也捉不到1個。在反複研究測量技術之後,科學家斷定確實有大量的中微子失蹤了。
大量的中微子哪兒去了呢?經過反複檢查,有些科學家認為,中微子失蹤既然不是因為計量的方法和儀器的誤差造成的,那麼可能是現有的一些理論有漏洞,應當對一些理論加以檢查。