登陆注册
5526300000013

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
  • 青少年应该知道的克隆

    青少年应该知道的克隆

    克隆是科学界的“历史性事件”,是人类最伟大的科学“创举”,对人类来说克隆是把双刃剑,是悲是喜?是祸是福? 但剑柄掌握在人类手中,或许造福人类,或许带来灾难?我们希望克隆给人类带来更多的是福音。本书主要介绍克隆的发明、特征、应用(医学和人类)以及各国在这个科学领域的发展历程,研究成果及科学价值等,这是一本关于克隆的科技小百科,是为了满足青少年了解克隆知识的需要而编写的,旨在培养广大青少年了解和掌握克隆的科普知识。
  • 太空奇观百科(奥秘世界百科)

    太空奇观百科(奥秘世界百科)

    本套书全面而系统地介绍了当今世界各种各样的奥秘现象及其科学探索,集知识性、趣味性、新奇性、疑问性与科学性于一体,深入浅出,生动可读,通俗易懂,目的是使读者在兴味盎然地领略世界奥秘现象的同时,能够加深思考,启迪智慧,开阔视野,增加知识,能够正确了解和认识这个世界,激发求知的欲望和探索的精神,激起热爱科学和追求科学的热情,掌握开启人类和自然的金钥匙,使我们真正成为人类和自然的主人,不断认识世界,不断改造自然,不断推进人类文明向前发展。
  • 人类宝藏之谜

    人类宝藏之谜

    本套书主要介绍古今中外关于人类诸多未解的社会、自然现象,包括《中国自然遗产之谜》、《星球宇宙之谜》、《巨兽异兽之谜》等20个分册。
  • 人类健康与环境(人与环境知识丛书)

    人类健康与环境(人与环境知识丛书)

    人类为了生存、发展,必然要向环境索取资源,但同时也对环境产生影响。在人类的早期,由于人口稀少和能力的限制,人类的生存主要利用现成的食物,如以狩猎获得的动物、植物的果实、树叶等为食物,此时对环境没有明显的影响和破坏。在相当长的时间里,自然条件主宰着人类的命运。
  • 家居节能、环保常识(人与环境知识丛书)

    家居节能、环保常识(人与环境知识丛书)

    随着全社会对节能及环保的重视,如何在日常生活中节能成为普通大众关注的焦点。《时代馆书系?人与环境知识丛书:家居节能、环保常识》主要是从家居生活人手,从日常居家生活的各个方面向普通大众提供了节能、环保的巧招妙计,用浅显的语言为读者在日常居家生活中做到节能、环保提供了很好的帮助。
热门推荐
  • 枫月亭

    枫月亭

    历史只有一种可能,历史也可以有另外一种可能。当我身处在那条道路的岔口时,我不知道如何继续前行。有人告诉我,失去一件东西总会的得到另外一件东西,我深以为然,并给他点了一个赞。但是我想鱼和熊掌兼得之,怎么办?岳小枫只说了两个字。凉拌!
  • 凌乱的时光

    凌乱的时光

    当青春时代是一个短暂的美梦,你醒来时,这早已消失得无影无踪了。所以当下之时,用我的真心去筑造最真挚的情感,时间会刺破青春表面的天真,会慢慢的在彼此额头上挖深沟浅槽。
  • Burlesques

    Burlesques

    本书为公版书,为不受著作权法限制的作家、艺术家及其它人士发布的作品,供广大读者阅读交流。
  • 武逆丹途

    武逆丹途

    一代天骄的崛起必定会有无数的白骨为他铺路,且看主角是如何潇洒玩转异世大陆成就盖世天神。。。。。。。。。
  • 一处繁华

    一处繁华

    一处繁华一页笺,一笔前缘一缕烟。碧痕啼碎沉香梦,白发遗恨上阳篇。解语红拂筝筝叹,惊霜宝剑飒飒寒。须眉自古丹青眷,弃珠飘零沧海间。
  • 镜雪

    镜雪

    杨晨曦本是一名高中生,生活普普通通。可是杨曦雪的出现改变了她的命运
  • 花千骨之暗影流光

    花千骨之暗影流光

    初见时,她掉落在他的忘忧酒盏里,无法自拔,倾定终身;后来啊,她为他束发,为他做桃花羹,喂他血替他解毒;最后啊,她为他下“不老不死,不伤不灭”的诅咒。他养她育她辛苦教导她,为了救她身中剧毒,替她承受罪责,受了那么多销魂钉,最后失去她癫狂了三十年。他和她情路注定坎坷。
  • 异族之主序之光

    异族之主序之光

    主序之光下,我战无不胜?当主序星的光辉不在庇佑,星神也只是个笑话。新的机甲天才即将横空出世。阿衰,我……
  • 此生谁渡

    此生谁渡

    末世初渡,遍地狼烟!两个大世界的交锋,隐藏了多少秘辛?世间法尽失,民何以聊生?纵然王者逝去,英杰灰飞,逝者已矣,但世上却流传着这样一个传说:在那末日之战的交锋战场上,曾死去无数风流人物,先辈前贤,但是,这些曾震动九天十地的人物,却并未真正逝去,他们,还存在这片世间!一切,究竟为何?
  • 重生之刀剑神尊

    重生之刀剑神尊

    "仗剑凭栏处,扶刀共此生。屠尽猪狗是,天上白玉琼。"龙冲霄就是伴随着这几句话逐渐成为笑尽天下苍生的一代牛逼人物。