中微子:让我们得到物理学大答案的面包屑

由:劳伦Vogelbaum

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Fw:思考视频:埋藏在地下的宇宙秘密!HowStuffWorks

如果你把你的手伸向阳光,每秒钟就会有数十亿个中微子穿过它,而你无法检测到。这些亚原子粒子很少与其他物质相互作用,因为它们是电中性的,几乎没有质量。但它们是恒星的物质。和超新星。还有黑洞。对它们的研究使科学家们修正了物理学的标准模型,并对宇宙的构成提出了假设。

几十年来,物理学家一直假设中微子是宇宙中第二常见的粒子(仅次于光子),因为它们是常见事件的副产品。在为太阳等恒星提供能量的核聚变过程中,一种名为电子中微子的中微子被释放出来。它们的质量大约是电子质量的0.00000001倍。更大的宇宙引擎,如超新星和黑洞,会产生其他味道:μ子和τ中微子。它们的质量大约是电子的2到4倍。(是的,“味道”是真正的科学术语,因为粒子物理学家很棒。)

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产生中微子的巨大力,加上粒子的超低质量,以接近光速的速度在太空中发射中微子。因为它们不带电荷,重力是一种相对较弱的力,所以它们可以(而且确实如此!)穿过固体行星,就像那里什么都没有一样。它们的轨迹是直线。

正如上面Fw:Thinking视频中讨论的那样,通过探测中微子并追踪到它们的起源点,我们可以比以往任何时候都更多地了解宇宙射线、伽马暴、超新星和其他宇宙现象的本质。由于中微子是如此普遍,它们的质量——尽管很小——也许可以解释物理学中最大的困境之一:暗物质。

当然,探测和追踪几乎没有质量的粒子,这些粒子很少与任何东西相互作用,这是一种可以解决的问题引用研究员杰森·科斯基宁的话,“让实验者发疯。”每1000亿个穿过地球的中微子中,只有一个可能与其他粒子相互作用。但物理学家一直在研究这个问题。

使用检测器的团队(如冰立方望远镜在视频中提到过)辛苦地收集和处理数据,世界各地的实验室合作证明了我们对中微子质量和行为的怀疑。他们的研究获得了诺贝尔奖和突破奖2015年发表在《物理学》上,并使人们认识到,人类的粒子和相互作用的标准模型需要修订。随着他们和其他团队的工作,我们将继续寻找这些微小粒子可以回答的大问题的更多信息。

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