江苏龙网

  1. 首页 > 资讯 > 科技 > >

「宇宙」宇宙物质起源的证据，找到了？( 二 )


科学家给出的方法是“加大剂量” 。
中微子和物质原子产生相互作用是一个小概率事件 ， 如果我们用足够的原子去“捕捉”中微子 ， 总会有那么几个被发现的 。
T2K实验采用的探测器 ， 就是日本超级神冈探测器（Super-K） 。
超级神冈探测器位于1000米深的地下 ， 由一座废弃的砷矿改造而成 。
超级神冈是一个高41.4米、直径39.3米的不锈钢圆柱体“巨型水箱” ， 里面装着5万吨超纯水 。
「宇宙」宇宙物质起源的证据，找到了？
本文插图

超级神冈探测器内部
之所以选这么深 ， 是为了让地球的岩层屏蔽掉其他射线粒子 ， 而中微子穿透力最强 ， 最后到达探测器的就几乎只剩它了 。
简而言之 ， 超级神冈就是“挖坑”和“灌水” 。
为了发现为数不多被捕获的中微子 ， 超级神冈内部装有11146个光电倍增管 。
「宇宙」宇宙物质起源的证据，找到了？
本文插图

超级神冈内的光电倍增管
当中微子和水中的原子核与电子发生反应后 ， 就可能产生高能的电子或正电子 ， 速度甚至超过了水中的光速 。
当电子或正电子在水中以这么高的速度前进时 ， 就会在粒子后方的尾巴上产生切连科夫辐射 。 浸在水中的核反应堆发出的幽幽蓝光 ， 就是这种辐射 。
「宇宙」宇宙物质起源的证据，找到了？
本文插图

核反应堆产生的切连科夫辐射
辐射中的光子射入光电倍增管中 ， 就会产生电子 ， 电子在电场中加速 ， 从而产生更多的电子 ， 像雪崩一样 ， 最终产生可以探测到的电流 。
通过不同位置光电倍增管的电信号数据 ， 科学家们就可以确定中微子的入射方向和“味道” 。
「宇宙」宇宙物质起源的证据，找到了？
本文插图

在这次Nature的封面文章之前 ， 超级神冈在物理学历史上可谓大名鼎鼎、屡立奇功 ， 共产生了两个诺奖级的研究成果 。
日本物理学家小柴昌俊因为用超级神冈在探测宇宙中微子方面做出的贡献 ， 获得了2002年的诺贝尔物理学奖 。
「宇宙」宇宙物质起源的证据，找到了？
本文插图

小柴昌俊
另一位日本物理学家梶田隆章因为用超级神冈“发现了中微子振荡 ， 证明了中微子具有质量” ， 获得了2015年的诺贝尔物理学奖 。
「宇宙」宇宙物质起源的证据，找到了？
本文插图

原来中微子不对称 说了这么多 ， 中微子和宇宙的起源又有什么关系呢？
前苏联原子物理学家安德烈·萨哈罗夫（Andrei Sakharov）曾就宇宙物质起源问题提出过一种机制 。
他猜想的原因之一 ， 就是物质和反物质的对称性并不完美 ， 分子表现出的特性略有不同 。 这种差异可能导致宇宙大爆炸后的冷却过程中 ， 物质过剩 。
「宇宙」宇宙物质起源的证据，找到了？
本文插图

如果宇宙后来的正反物质不一样多 ， 就需要满足“萨哈罗夫条件” ， 其中的重要一条就是CP对称性的破坏 。
CP对称性的意思是 ， 把一个粒子的电荷换成与之相反的电荷 ， 同时把粒子的自旋（自转方向）翻转过来 ， 物理定律应该保持不变 。
如果正反物质不一样多 ， 必须在宇宙诞生初期CP对称性被破坏 。
其实1960年代以来 ， 物理学家已经发现了CP对称性破坏 ， 但多是其他一些较少见的粒子 。
科学家们期望着有更大的CP不对称被发现 ， 直到最新中微子实验结果的发表 。


推荐阅读


上一篇：美好，一直在身边@电子城转向新型科技服务业务显成效 科技服务收入占比持续增加

下一篇：#太阳能#赤峰红中照明公司太阳能路灯及新能源电源组件项目