史前纪事

第三章 中微子是什么鬼

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张振中他们所要进行的实验,说白了就是捕获中微子,测定中微子的质量、速度等。可是,中微子是个高深莫测的家伙,80年来,人们认为物质由100多种原子组成,原子都是由质子、中子和电子构成的,而构成质子、中子和电的是更小的夸克和轻子,其中夸克有6种,轻子也有6种。这12种粒子才是基础。中微子就属于轻子,共3种,它不带电,极其微小,以光速飞行。奥地利著名物理学家泡利打赌,认为没有人能观测到中微子。泡利当时是对的,哪个科学家得到过一个中微子?没有电磁相互作用,也没有任何容器能盛载它,它可以击穿地壳,何况你那小小的实验装置!

中微子是宇宙中继光子之后数量最多的粒子。瑞典皇家科学院宣布的2015年诺贝尔物理学奖评选委员会在声明中说,宇宙射线与地球大气层之间的反应会产生大量中微子,太阳内部的核反应也会产生中微子。目前,全球的相关实验主要集中于捕捉中微子并检测其属性,探究中微子的神秘世界有望改变人类对宇宙历史、宇宙结构及其未来命运的认识。

在电影《2012》中,来自太阳的中微子与地球岩层发生作用,加热地壳,大量熔岩溢出,大陆板块加速漂移,引起超级地震,火山和海啸,一片世界末日景象。实际上这不可能,因为中微子与其他物质发生相互作用的几率非常小,穿透能力极强,可以轻松穿越很多颗地球而不发生相互作用。于是,尽管每秒都有数以万亿计的“幽灵粒子”穿过我们的身体,而我们却丝毫无法察觉到。还是难觅踪迹,因为它不带电荷。最后,经过多年的检测工作,一个国际研究小组才宣布他们第一次检测到了中微子。然后是有人“发现”,中微子比光在真空中走同样路程所花的时间还要少60.7纳秒,中微子的速度比真空中的光速快10万分之2.48,每秒钟要多要跑6千米左右。

与光子或带电粒子不同,中微子不会被物质吸收或与物质之间发生相互作用,而相比之下,带电粒子则会受到磁场的强烈影响。为屏蔽其他粒子的干扰,中微子探测器一般都建在地下数百甚至上千米的矿井或者山洞中。把这个实验放在这个废弃矿井改造的粒子实验室,就是出于这种考虑。要知道,2010年,科学家还在南极落成并投入运行“冰立方中微子天文台”,为了探测中微子。

下来一个实验他们要研究神秘的暗物质,据说在整个宇宙的构成中,我们常说的物质只占4.9%,而暗物质则占26.8%,还有68.3%是暗能量。张振中他们希望通过探测暗物质与普通物质碰撞发出的信号,探测暗能量。其实,关于中微子的实验,就是这个实验的前提。理论上来说,方法是可行的。

至于中微子能否超光速,大家都心中无数。不过无论结果如何,这次实验所带来的冲击是巨大的,完全不亚于100年前相对论的横空出世。我们已经有一些新的理论,比如快子理论,比如额外维理论,甚至有光速可变理论,洛伦兹对称性破缺理论等,但是,这个实验最令人期待。

10月23日早上8点26分,张振中在自己的办公室换好工作服,准备一天的工作。大家都已经按部就班,陆陆续续来到自己的岗位上。在实验室,有145名科学家,他们都是顶尖的人才。除此以外,还有42名后勤人员,以保证实验室的正常运转,其中包括厨房人员37人,她们全部是机器人。在机器人时代,实验室理所当然使用了价廉物美的机器人,从运输到洗菜、做菜、分菜,都是机器人在干活。2017年,在《中国制造2025》中显示,到2020年,中国工业机器人年销量将达到15万台,保有量达到80万台;到2025年,工业机器人年销量将达26万台,保有量达180万台。其实,早就远远地超过了。在实验室,擦玻璃机器人、擦地机器人、移动空气净化器……机器人无所不入,功能愈加丰富,更加智能,特别是在医疗康复、助老助残、居家服务等领域,都是实验室研究的方向。

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