第7章 中微子是什麼鬼(1 / 2)

張振中他們所要進行的實驗,說白了就是捕獲中微子,測定中微子的質量、速度等。可是,中微子是個高深莫測的家夥,80年來,人們認為物質由100多種原子組成,原子都是由質子、中子和電子構成的,而構成質子、中子和電的是更小的誇克和輕子,其中誇克有6種,輕子也有6種。這12種粒子才是基礎。中微子就屬於輕子,共3種,它不帶電,極其微小,以光速飛行。奧地利著名物理學家泡利打賭,認為沒有人能觀測到中微子。泡利當時是對的,哪個科學家得到過一個中微子?沒有電磁相互作用,也沒有任何容器能盛載它,它可以擊穿地殼,何況你那小小的實驗裝置!

中微子是宇宙中繼光子之後數量最多的粒子。瑞典皇家科學院宣布的2015年諾貝爾物理學獎評選委員會在聲明中說,宇宙射線與地球大氣層之間的反應會產生大量中微子,太陽內部的核反應也會產生中微子。目前,全球的相關實驗主要集中於捕捉中微子並檢測其屬性,探究中微子的神秘世界有望改變人類對宇宙曆史、宇宙結構及其未來命運的認識。

在電影《2012》中,來自太陽的中微子與地球岩層發生作用,加熱地殼,大量熔岩溢出,大陸板塊加速漂移,引起超級地震,火山和海嘯,一片世界末日景象。實際上這不可能,因為中微子與其他物質發生相互作用的幾率非常小,穿透能力極強,可以輕鬆穿越很多顆地球而不發生相互作用。於是,盡管每秒都有數以萬億計的“幽靈粒子”穿過我們的身體,而我們卻絲毫無法察覺到。還是難覓蹤跡,因為它不帶電荷。最後,經過多年的檢測工作,一個國際研究小組才宣布他們第一次檢測到了中微子。然後是有人“發現”,中微子比光在真空中走同樣路程所花的時間還要少60.7納秒,中微子的速度比真空中的光速快10萬分之2.48,每秒鍾要多要跑6千米左右。

與光子或帶電粒子不同,中微子不會被物質吸收或與物質之間發生相互作用,而相比之下,帶電粒子則會受到磁場的強烈影響。為屏蔽其他粒子的幹擾,中微子探測器一般都建在地下數百甚至上千米的礦井或者山洞中。把這個實驗放在這個廢棄礦井改造的粒子實驗室,就是出於這種考慮。要知道,2010年,科學家還在南極落成並投入運行“冰立方中微子天文台”,為了探測中微子。

下來一個實驗他們要研究神秘的暗物質,據說在整個宇宙的構成中,我們常說的物質隻占4.9%,而暗物質則占26.8%,還有68.3%是暗能量。張振中他們希望通過探測暗物質與普通物質碰撞發出的信號,探測暗能量。其實,關於中微子的實驗,就是這個實驗的前提。理論上來說,方法是可行的。

至於中微子能否超光速,大家都心中無數。不過無論結果如何,這次實驗所帶來的衝擊是巨大的,完全不亞於100年前相對論的橫空出世。我們已經有一些新的理論,比如快子理論,比如額外維理論,甚至有光速可變理論,洛倫茲對稱性破缺理論等,但是,這個實驗最令人期待。

10月23日早上8點26分,張振中在自己的辦公室換好工作服,準備一天的工作。大家都已經按部就班,陸陸續續來到自己的崗位上。在實驗室,有145名科學家,他們都是頂尖的人才。除此以外,還有42名後勤人員,以保證實驗室的正常運轉,其中包括廚房人員37人,她們全部是機器人。在機器人時代,實驗室理所當然使用了價廉物美的機器人,從運輸到洗菜、做菜、分菜,都是機器人在幹活。2017年,在《中國製造2025》中顯示,到2020年,中國工業機器人年銷量將達到15萬台,保有量達到80萬台;到2025年,工業機器人年銷量將達26萬台,保有量達180萬台。其實,早就遠遠地超過了。在實驗室,擦玻璃機器人、擦地機器人、移動空氣淨化器……機器人無所不入,功能愈加豐富,更加智能,特別是在醫療康複、助老助殘、居家服務等領域,都是實驗室研究的方向。