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最近广东江门附近700米深处的地下传来好消息:经过十多年的精心准备和建设,中国江门中微子实验(JUNO)终于成功完成了核心探测器2万吨的液体闪烁体灌注,正式开始运行。它的使命,是用于研究宇宙中最神秘的“幽灵粒子”-中微子的质量排序问题。 那么,究竟什么是中微子,我们又是怎么探测它的呢?今天,就让我们走近大科学装置的第一站-江门中微子实验,来一探究竟吧! 看不见的“幽灵粒子” 这项实验的主角——中微子是一种非常有趣的粒子,它和我们所熟悉的电子、夸克类似,都是组成物质的基本粒子。这里的“基本”表明,在我们现在的物理学体系里面,它们都是不可分割的。但是,比起这几种我们熟悉的粒子,中微子的存在更难被探测到,它也有着更多神秘的性质 中微子的发现,来自于一种原子核反应——β衰变。一些放射性原子核内的中子,会释放出电子,然后自己转化为一个质子。但是在这个过程中,有一些能量却“不翼而飞”了。因此,应该还有一种难以探测的粒子,“偷走”了一部分能量。这个“小偷”就是后来人们发现的中微子。 “中”和“微”代表着,它是一种中性的,很小的粒子。中性,就是说它不带电荷,所以它不会与物质中的电子反应,也不会受到电磁场的影响。 而它的“微”更让人难以想象。对于原子核外的电子,你是否已经觉得它“很轻很轻”了?现在,科学家们虽然还不能具体地确定中微子的质量,但已知的中微子的质量上限,还要比电子再轻一百万倍。 这样中性而微小的粒子,可以笔直地穿过遥远的宇宙空间,也可以笔直地穿过地球、穿过我们的身体……就在此时,数万亿个中微子正在穿过我们,但它们丝毫不会被我们察觉,也不会对我们产生危害。 那么,中微子又是从哪里来的呢?它们主要来自于弱相互作用力相关的核反应。离我们最近的恒星:太阳,就是一个这样巨大的中微子来源。除此之外,还有超新星爆发、宇宙射线与地球大气的碰撞、地球内部的放射性衰变等等,都能够“生产”中微子。所以,中微子还是一个优秀的“信使”,为我们带来关于超新星、关于宇宙、关于地球内部结构的消息。 除了这些自然界中存在的反应,还有人工制造中微子的方法:来自加速器中的高能粒子碰撞,或者来自核反应堆中的核裂变。核反应堆产生的中微子能量较低,但数量庞大。比如,每天为我们的生活提供电力的核电站,它就有一个隐藏的“斜杠身份”-一座稳定输出的“中微子工厂”。 #中微子是宇宙中最古老最神秘的基本粒子 #中微子
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