登陆注册
10729400000013

第13章 中微子失踪案

科学家对研究课题的探讨总是没有止境的。虽然核反应理论已经得到了科学界的公认,提出太阳能源学说的贝特也获得了诺贝尔奖金,可是要揭开太阳的奥秘还有许多问题要搞清楚,比如太阳是由些什么元素组成的?它上面的物理状态(温度、压力等)怎么样?”……这些问题对于地面上的物体来说,是很简单的,到实验室里测量、化验一下就解决了。而我们要了解的是在15000万千米之外的太阳!用什么办法寻求答案呢?

太阳的真面貌将更深入更全面地层现在人们面前,它将被更多更好地用来造福于人类。

19世纪末,物理学家发现铀和镭等元素能够自动衰变。在衰变过程中,放射出3种射线,其中有1种射线,叫做p射线。它是一种带负电的高速飞行的电子流。

起初,人们认为在原子核的衰变过程中,原子核发射出一个电子,并且转变成另一种原子核。但是,当人们对衰变前后的原子核进行精密测量并且对能量加以对比之后,发现发射出的电子所携带的能量少于原子核释放出来的能量。就是说,原子核在衰变过程中有一小部分的能量丢失了。

为了寻找遗失的这部分能量,人们进行了实验和研究。到1931年,奥地利物理学家泡利提出一个大胆的设想。他,认为在晾变过程中,原子核除了发射出一个电子以外,可能还发射出一种我们很难察觉到的,还不认识的粒子。他根据衰变理论,认为这种未知的粒子具有奇妙的性质,就是它不带电,显中性,质量微小,不跟周围物质发生作用,它不愿意“显露”自己,所以人们无法观测到它们。

泡利的设想提出后不久,意大利物理学家费米把这种未知的粒子命名为“中微子”,意思是中性的小家伙。

这个假说提出以后,许多科学家就设法寻找这种粒子。寻找中微子是很不容易的,科学家们花了将近20年的时间,想了许多办法,在50年代总算找到了中微子。

在地球上找到了中微子,使天文学家联想到了太阳。人们认为太阳上时刻发生着由氢聚变为氦的核反应,那么一定会发射大量的中微子。

我们知道,现阶段太阳内部主要的核反应是4个氢原子核聚变合成1个氦原子核。经过一次聚变反应之后,质量损失了。损失的质量转化为能量,于是发出巨大的光和热。科学家认为,中微子就是这种反应中必然会产生的一个副产品。天文学家根据理论,可以算出太阳内部每秒钟产生2000亿亿亿亿亿个中微子。这是一个多么巨大的数字啊!

这么大量的太阳中微子穿透太阳大气和太阳到地球之间的空间,来到地球上,铺天盖地地洒向人间。据估计,来到每指甲盖大小的地面上的中微子有几百亿个。

为了寻找来到人间的太阳中微子,科学家想了许多办法。直到1968年,美国科学家戴维斯等人在美国南达科达州的一个深1500米的金矿里做了一次实验,才找到太阳中微子。戴维斯等人在金矿里放了一个很大的钢箱,里面装了38万公升的四氯化二碳溶液,用四氯化二碳来诱捕中微子。当太阳中微子穿过钢箱的时候,就会使一个原子量为37的氯原子在一个中微子的打击下变成一个同样原子量的氩原子,并且放出一个电子。氩是一种不稳定的放射性元素,它会不断地衰变。用计数器可以测出核反应以后产生了多少氩原子,这样可以反算出中微子的数量。

捕获中微子的办法总算找到了,可是实验的结果却使科学家大吃一惊,引起了一场争论。实际找到的中微子数量远远少于估计能抓到的数量。本来预计用这个方法每天能捕获一个中微子,实际上5天也捉不到1个。在反复研究测量技术之后,科学家断定确实有大量的中微子失踪了。

大量的中微子哪儿去了呢?经过反复检查,有些科学家认为,中微子失踪既然不是因为计量的方法和仪器的误差造成的,那么可能是现有的一些理论有漏洞,应当对一些理论加以检查。

科学家对现有的一些理论的来龙去脉进行了详细检查,发现这些理论确实值得怀疑。

有人认为目前人们对太阳的结构和物质状态的认识,并不是无懈可击。目前人们对太阳内部的一些认识,主要是利用外部太阳大气的一些数据,用理论方法计算出来的。如果修正—下人们原有的认识,修改一下标准太阳模型;如果假定太阳内部的重元素比我们原来想象的少一些,太阳内部有一个数值达10万万高斯的强磁场,太阳内部的自转比外部快得多,那么算出来的太阳内部的温度要比原来计算的偏低一些,这样计算出来的太阳中微子的理论值就大大减少,跟观测值相近。甚至有人认为原先的太阳产生能量的理论完全不对,太阳内部进行着另一种方式的核反应,那种新的核反应所产生的中微子并不多。

还有一些人认为中微子失踪的原因是太阳能量的产生时而剧烈,时而平静。中微子从太阳到地球只要几分钟,它告诉我们的是几分钟前太阳内部的情况;而太阳辐射能量是经过几千万年从太阳内部传到表面的,所以太阳辐射告诉我们的是几千万年前太阳内部的情况。他们认为目前太阳能量的产生正处在平静阶段,太阳中微子并不多。可是我们关于中微子数量的计算,是根据几千万年前从太阳内部出来到达太阳外部的情况来计算的,而几千万年前正当太阳能量的产生处于剧烈时期。这样算出来的中微子数量当然跟目前产生的数量大不一样了。

另一些人却怀疑人们对中微子的一些现有的认识。他们认为,中微子并不是人们所想象的不跟其他物质打交道。它从太阳中心出来,穿过太阳大气,经过日地空间的时候,可能发生了衰变,变成其他粒子,因而我们找不到它。

上面3种看法对天文学家和原子物理学家都是一个挑。战。要么让天文学家去思考,怎样修改标准的太阳理论模型;要么让原子物理学家去思考,检查一下核反应理论有没有差错。现在人们还不能轻易地下结论;不能肯定谁是谁非。因而太阳中微子失踪一案,在科学上还是个谜。

科学上矛盾的发现往往是科学发展的起点。科学上的难点促使人们去思考,去探索,应当说是一件大好事。太阳中微子之谜一旦被人们揭开,人们就会抛弃一些陈旧的观点,引导出崭新的理论。

太阳不过是一颗平凡的恒星,天上千千万万颗恒星都是中微子发射源。一些超新星以及演化到晚期的恒星也都是强大的中微子发射源。而中微子是人们研究天体结构、能量平衡、演化途径的必不可少的助手,因而解开太阳中微子之谜具有十分广泛的意义。虽然要解开太阳中微子失踪之谜还需要一段时间,需要付出辛勤的劳动,但是人们仍然十分重视它。目前,已经形成天文学的一个新分支——中微子天文学。我们相信,中微子天文学今后将获得丰富的成果。

同类推荐
  • 必知的信息科技(青少年科技爱好培养)

    必知的信息科技(青少年科技爱好培养)

    科学是人类进步的第一推动力,而科学知识的普及则是实现这一推动的必由之路。在新的时代,社会的进步、科技的发展、人们生活水平的不断提高,为我们青少年的科普教育提供了新的契机。抓住这个契机,大力普及科学知识,传播科学精神,提高青少年的科学素质,是我们全社会的重要课题。
  • 宇航时代

    宇航时代

    科学是人类进步的第一推动力,而科学知识的普及则是实现这一推动的必由之路。在新的时代,科技的发展、人们生活水平的不断提高,为我们青少年的科普教育提供了新的契机。抓住这个契机,大力普及科学知识,传播科学精神,提高青少年的科学素质,是我们全社会的重要课题。科学教育,是提高青少年素质的重要因素,是现代教育的核心,这不仅能使青少年获得生活和未来所需的知识与技能,更重要的是能使青少年获得科学思想、科学精神、科学态度及科学方法的熏陶和培养。科学教育,让广大青少年树立这样一个牢固的信念:科学总是在寻求、发现和了解世界的新现象,研究和掌握新规律,它是创造性的,它又是在不懈地追求真理,需要我们不断地努力奋斗。
  • 必知的世界战争

    必知的世界战争

    军事科技是一切科学技术的先锋,能够极大地促进基础科技的发展。军事战争既有保卫和平反对侵略的正义战争,也有进行武力占领践踏正义的侵略战争,但不论什么战争,都具有极大的破坏性,我们都应当避免发生。军事人物既有和平的护卫者,也有发动战争的恶魔。无论是军事领袖,还是元帅将领或英雄,他们都是人类和平的守护神,是人类正义的化身和良知的体现,他们的聪明才智和大无畏的精神是人类宝贵的精神财富,我们必须不断学习和发扬,让其精神永垂不朽。军事历史是我们了解人类发展的主要窗口。224053
  • 异种

    异种

    本书为普及读物,能让你欣赏到奇异的、珍贵的、神秘的、令人难忘难以捉摸的生物。
  • 未解之迷全记录

    未解之迷全记录

    一次是在肯尼亚,发现了一个距今已有280多万年的人的头盖骨和骨骼;第二次是在南部非洲一个名叫边境洞穴的矿井中(位于斯威士兰和纳塔尔之间的边境上),发现了曾居住过的现代类型的人——大约生活于公元前10万年;第三次是在坦桑尼亚,发现了一些类似人的牙齿和颚骨,据称已有375万年的历史;第四次发现是在埃塞俄比亚,一具名为“露西”的骨骼已被确定有将近400万年的历史,它的发现补上了“进化史上断裂的链环”。这个人类和类人猿两者的共同祖先大约死于100万年之前。
热门推荐
  • 妖孽个个很腹黑:绝版刁妃

    妖孽个个很腹黑:绝版刁妃

    穿到古代做丫环谁有她大牌,茶水少爷端着糕点小姐喂着,原以为可以如此混吃混喝,却料不到这具身体有着显赫家世。他是惯她无法无天的少爷,却因爱生恨。他是温润如玉的谪仙公子,妖孽腹黑手段阴狠无情,却独对她无上宠溺。他是刚愎狂傲的将军,却在两个女人中难以取舍。他是一个帝王,不论如何温和,动用的永远都是冰冷的王权。
  • 再生

    再生

    《再生》基于这样一种认识,四川省作协巴金文学院,取得四川省省委宣传部的大力支持,和四川出版集团·四川文艺出版社合作编辑出版“巴金文学院签约作家书系”,着力发掘富于原创能力的新锐作家,资助出版他们在文学创新方面的文学成果。这种举措的唯一目的,就是为四川文学长远的可持续发展,做一些计之长远的人才培养与新的艺术经验积累方面的基础性工作。
  • 道问九天

    道问九天

    不会写简介,说一说自己心目中的仙侠小说,也是自己书中想要写的:1、不11,不会见女人就想上。会有些女人的,不过他们绝不是花痴。2、主角是正常人,虽然感情有点淡漠,但对真正的友情非常珍惜。不会见人就杀,见便宜就想占,见危险就只管跑路,见利益就六亲不认,见女人腿就开始发软。3、有点贪生怕死,但不会因为怕死就什么都做,是个有原则的人。4、主角是个有恩必报的人,绝对不会忘恩负义。猪脚也是穿越的,不过没有规定穿越者都是猥琐的小人。不会写简介,照别人的编两句,喜欢的请进。更新会尽力做到每天都有,三千到五千字。
  • 都市之纨绔神少

    都市之纨绔神少

    平凡少年重生平面世界,且看邵夜争霸都市傲立苍穹。
  • 逗萌逆袭:SPA馆也穿越

    逗萌逆袭:SPA馆也穿越

    21世纪少女彭缺缺魂穿没落商贾之家投河女身上,开启了一段逗萌逆袭立大志的奇幻旅程。啥?太子爷是个阴阳人?来来来,请用缺缺牌回春灵!啥?端庆公主抢我秘方?来来来,给你的居家必备毁容圣药!啥?太后娘娘后宫倒卖面膜?还要买我的专利权?没有黄金百万,来者无论是谁免谈!人生就要立大志,且看少女彭缺缺如何玩转盛唐,做第一美容院老板娘!
  • 譬如朝露:自然卷

    譬如朝露:自然卷

    本书作者鲍尔吉·原野是继老舍、萧乾之后最优秀的中国少数民族作家,他将细腻、洗练优美于一炉,诗意斐然。自然界的植物、动物、山川、河流、草地鲜花在他的笔下灵光闪动,浑然天成、富有诗意。作者将生活的感悟通过幽默、生动的语句融入作品中,感怀之情跃然纸上,令人深省,感叹不已。他是席慕容“最喜爱的大陆作家”。读者在文字中读到“玉散文”,将大自然赋予人类的美和天人合一的享受。
  • 龙腾霸业

    龙腾霸业

    平凡的学生李明,高考前夕父母双亡,则巨大的悲痛幸亏一名少女灵儿的出现,打破僵局。李明没有想到父母的遗嘱这样的奇怪,在灵儿的陪伴下,开始走上来了揭秘遗嘱的道路。一份份地打开,等待李明的将会是什么?情节虚构,请勿模仿
  • 仙道兵途

    仙道兵途

    仙者,修仙问道,逆天求长生者。兵者,兵器也,杀人之器也。兵途,非法器,非战器,亦非神器也。兵途,乃枪炮核武器之一途也。修仙之路,以炼器之法,演绎仙道与兵途的终极结合。且看主拿着手枪扛着大炮穿着盔甲大战修仙界,再一步一步重建一个崭新的修仙界。
  • 蚂蚁飞翔

    蚂蚁飞翔

    洪水过后,万物凋敝。在大河边生活着一个奇异的家庭:白杨树妈妈、蚂蚁哥哥和知了弟弟。因为一次意外的经历,蚂蚁决心闯荡世界,寻找自己的亲生妈妈。知了生性胆小,但是为了和自己的哥哥在一起,也踏上了冒险的旅途。他们遇到一心要变成蝴蝶的毛毛虫、害怕妈妈的野猪、同样是孤儿的长颈鹿……
  • 永不回头

    永不回头

    这是一个关于负罪与自我救赎的真实故事,主要描述刑满释放人员这一边缘人群回归社会,重新直面现实,直面亲情、友情和爱情的生活全景,真实再现这一社会弱势人群所面临的种种困惑、消沉、自立、感恩以及获得新生的快乐。这些被忽视的人群不但有理想有抱负,还能用爱回报别人,回报社会,他们可以用自己的勤劳和智慧创造美好的生活。