中微子是什么意思(中微子是什么)

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• 1、中微子是什么意思、中微子是什么

中微子又译作微中子，是轻子的一种，是组成自然界的最基本的粒子之一，常用符号ν表示。中微子个头小、不带电，可自由穿过地球，自旋为1/2，质量非常轻（有的小于电子的百万分之一），以接近光速运动，与其他物质的相互作用十分微弱，号称宇宙间的“隐身人”。科学界从预言它的存在到发现它，用了20多年的时间。2013年11月23日，科学家*捕捉高能中微子，被称为宇宙\"隐身人\"。他们利用埋在南极冰下的粒子探测器，*捕捉到源自太阳系外的高能中微子。发现历程 来源中微子的发现来自19世纪末20世纪初对放射性的研究。研究者发现，在量子世界中，能量的吸放射性收和发射是不连续的。不仅原子的光谱是不连续的，而且原子核中放出的阿尔法射线和伽马射线也是不连续的。这是由于原子核在不同能级间跃迁时释放的，是符合量子世界的规律的。奇怪的是，物质在β衰变过程中释放出的由电子组成的β射线的能谱却是连续的，而且电子只带走了总能量的一部分，还有一部分能量失踪了。物理学上*的哥本哈根学派*尼尔斯·玻尔据此认为，β衰变过程中能量守恒定律失效。1930年，奥地利物理学家泡利提出了一个假说，认为在β衰变过程中，除了电子之外，同时还有一种静止质量为零、电中性、与光子有所不同的新粒子放射出去，带走了另一部分能量，因此出现了能量亏损。这种粒子与物质的相互作用极弱，以至仪器很难探测得到。未知粒子、电子和反冲核的能量总和是一个确定值，能量守恒仍然成立，只是这种未知粒子与电子之间能量分配比例可以变化而已。1931年春，国际核物理会议泡利在罗马召开，与会者中有海森堡、泡利、居里夫人等，泡利在会上提出了这一理论。当时泡利将这种粒子命名为“中子”，最初他以为这种粒子原来就存在于原子核中，1931年，泡利在美国物理学会的一场讨论会中提出，这种粒子不是原来就存在于原子核中，而是衰变产生的。泡利预言的这个窃走能量的“小偷”就是中微子。1932年真正的中子被发现后，意大利物理学家费米将泡利的“中子”正名为“中微子”。1933年，意大利物理学家费米提出了β衰变的定量理论，指出自然界中除了已知的引力和电磁力以外，还有第三种相互作用—弱相互作用。β衰变就是核内一个中子通过弱相互作用衰变成一个电子、一个质子和一个中微子。他的理论定量地描述了β射线能谱连续和β衰变半衰期的规律，β能谱连续之谜终于解开了。美国物理学家柯万（Cowan）和莱因斯（Reines）等第一次通过实验直接探测到了中微子[2] 。他们的实验实际上探测的是核反应堆β衰变发射的电子和反中微子，该电子反中微子与氢原子核（即质子）发生反β衰变，在探测器里形成有特定强度和时间关联的快、慢信号，从而实现对中微子的观测。他们的发现于1995年获得诺贝尔物理学奖[3] 。1956年，美国莱因斯和柯万在实验中直接观测到中微子，莱因斯获1995年诺贝尔奖。1962年，美国莱德曼，舒瓦茨，斯坦伯格发现第二种中微子——μ中微子，获1988年诺贝尔奖。1968年，美国戴维斯发现太阳中微子失踪，获2002年诺贝尔奖。1985年，日本神岗实验和美国IMB实验发现大气中微子反常现象。1987年，日本神岗实验和美国IMB实验观测到超新星中微子。日本小柴昌俊获2002年诺贝尔奖。1989年，欧洲核子研究中心证明存在且只存在三种中微子。阿瑟·麦克唐纳1995年，美国LSND实验发现可能存在第四种中微子——惰性中微子。1998年，日本超级神岗实验以确凿证据发现中微子振荡现象。日本梶田隆章获2015年诺贝尔奖。2000年，美国费米实验室发现第三种中微子，τ中微子。2001年，加拿大SNO实验证实失踪的太阳中微子转换成了其它中微子。最早提出建设思路的是华裔物理学家陈华生博士Herbert H. Chen（美国普林斯顿大学理论物理博士学位，加州大学欧文分校物理学家）[4] 。加拿大阿瑟·麦克唐纳获2015年诺贝尔奖。2002年，日本KamLAND实验用反应堆证实太阳中微子振荡。2003年，日本K2K实验用加速器证实大气中微子振荡。2006年，美国MINOS实验进一步用加速器证实大气中微子振荡。2007年，美国费米实验室MiniBooNE实验否定了LSND实验的结果。研究结果粒子物理的研究结果表明，构成物质世界的最基本的粒子有12种，包括了6种夸克（上、下、奇、粲、底、夸克顶，每种夸克有三种色，还有以上所述夸克的反夸克），3种带电轻子（电子、μ子和τ子）和3种中微子（电子中微子，μ中微子和τ中微子）而每一种中微子都有与其相对应的反物质。中微子是1930年奥地利物理学家泡利为了解释β衰变中能量似乎不守恒而提出的，1933年正式命名为中微子，1956年才被观测到。

中微子[5] 是一种基本粒子，不带电，质量极小，与其他物质的相互作用十分微弱，在自然界广泛存在。太阳内部核反应产生大量中微子，每秒钟通过我们眼睛的中微子数以十亿计。

------摘自

中微子实际上是构成物质的基本粒子，而且它的穿透力极其强，质量很小，所以人类对于他的了解还不够多。

规范场

物理学研究物质和物质相互作用的一门学问。在古希腊时代，人类其实就已经在思考自然万物，他们当时主要从两个角度出发，第一个角度就是思考构成物质的基本单位是什么 第二个角度则是探测万物的本质规律。实际上，如今的物理学也是从这两个角度来思考万物。

在第一个角度中，先是泰勒斯提出万物的本原是水，后来又有很多人提出不同的想法，其中最有名的当属德谟克利特提出的原子论，他认为万物的本原是原子和虚空。多说一句，德谟克利特是从哲学层面来思考，他提出的“原子”和我们如今的原子是不一样的。

而在第二个角度当中，古代的科学并没有走得太远。关于两个问题的突破一直到了近代。科学家发现了很多粒子，其中一部分被称为基本粒子，比如：夸克，电子，它们不能再被切分。除此之外，它们还发现，物质之间存在着四种相互作用，分别是强相互作用，弱相互作用，电磁相互作用和引力相互作用。

这些作用是通过一种叫做“场”的物质来实现的，其中强相互作用和弱相互作用力是在原子核层面的相互作用，日常生活中除了引力之外，我们所接触到的作用都是电磁相互作用，这套理论如今我们也叫作规范场论。

而在众多的基本粒子当中，就存在着一种很鬼魅的基本粒子，它就是中微子。科学家波尔因为它甚至差点放弃了能量守恒定律。那到底是咋回事呢

中微子

中微子之所以鬼魅，最核心的原因有两点：

穿透力极其强

特别善变

我们先说为什么中微子的穿透力很强。正如上文说到的，在自然界中存在着四种相互作用，这四种相互作用当中，强相互作用是最强的，其次是电磁相互作用，再然后是弱相互作用，最后是引力相互作用。

我们平时觉得引力很大，主要是因为地球大。试想一下，如果你拿一块磁铁，其实就可以把曲别针给吸起来，也就是说，一个磁铁的提供的电磁相互作用就比地球提供的引力要大。所以，实际上引力很小很小。

有趣的是，中微子不参与到强相互作用当中，它因为不带电，它也不参与到电磁相互作用当中。它的质量极其小，小到如今我们还测不准它的质量。本来电子的质量就足够小了，而中微子很可能只有电子百万分之一的质量。所以它也几乎不参与引力相互作用。它只有极其低的概率会参与到弱相互作用。要知道，弱相互作用本身就极其微弱。这就使得它的穿透力极其强，科学家发现，中微子在宇宙当中传播1光年，只有50%的概率会和这个路径上的物质发生反应。太阳在燃烧过程中，每次产生3个光子，就会伴随着2个中微子产生。

因此，每时每刻都有许多来自于太阳的中微子来到地球，它们往往都是直接穿过地球，地球在它们目前就好像是小透明一样。我们的身体，每秒钟就有亿万个中微子穿过，而我们却一无所知。

除了穿透力极强，中微子还很“善变”，这也给科学家造成了很大的困扰。科学家发现，仪器探测到的中微子总是理论值的1/3，他们甚至怀疑是不是理论出现了错误。后来，科学家就发现，之所以会这样是因为中微子实际上存在3种，而且中微子在传播过程当中，还会发生相转化。说白了，就是3种中微子之间来回变化，所以我们永远只能测到理论值的1/3。这三种中微子分别叫做电子中微子、μ子中微子，τ子中微子。

由于中微子不参与电磁相互作用，而光子是参与到电磁相互作用的，宇宙早期是混沌一片的，光子由于受到电磁相互作用的束缚，所以没有在宇宙中开始传播，因此通过研究中微子，科学家可以了解到宇宙早期的演化，为此还出现了中微子天文学的细分学科。

为了探测它，科学家只能在地下1000-3000米处设立探测器，许多的大国在这方面都有投入，比如：南极冰面下2.44公里处就有冰立方中微子望远镜。

再比如：在日本，有在地下1000多米处的超级神冈探测器，为了探测中微子，这里储存着5万吨高度纯净的水。

对于中微子的探测，已经产生了多位诺贝尔奖获得者，相信未来对中微子的研究，势必会带来物理学和天文学的革命。

引力子＋光子＝中微子

引力子带1份负能量，光子带1份能量，所以，这个产生式相当于：-1＋1＝0，这个简化式就是*的欧拉公式。

上图表征中微子的精细结构：正负电荷按“∞”方式绕两个引力子形成自耦合纠缠态。

真空中任意一个点（普朗克空间）对应一个中微子。中微子中隐含的光子能量是看不见的，所以就是暗能量。

中国古文明传承的这两幅无字天书，隐藏有宇宙中全部秘密㊙️。

在日本池野山地下1000米的地层深处，有一个相当于15层楼高的神秘建筑，它的官方名称是“超级神冈探测器”

1996年至今，这座盛有5万吨***超纯水的探测器，已经为日本制造了数个，诺贝尔物理学奖级别的成果。

而它所探测的，就是有着“宇宙幽灵”之称的中微子。

今天的物理学家告诉我们，人类所在的物质世界，是由各种基本粒子构成的，而中微子，也属于基本粒子之一。

不过，中微子有着非常奇特的性质：

那就是虽然它的数量极其之多，是宇宙中数量最为庞大的粒子之一，但由于它属于中性粒子，所以它不参与电磁相互作用。

这就导致，尽管每秒就有10万亿个中微子，正在穿过你的身体，但你却浑然不知，太阳射向地球的中微子，更是只有十万亿分之一，被地球上的物质吸收，剩下的中微子都穿过地球，飞向宇宙深处了。

不过，虽然中微子极难与其他物质发生相互作用，但当它在水中运动时，还是有极小的概率与的氢原子或氧原子发生反应的，且由于光在水中的速度只有真空中的75%，因此接近光速飞行的中微子，在水里的速度比光速还快。

这样一来就像飞机超音速产生音爆一样，中微子在水中也会因为\"超光速\"，而发出独特的切伦科夫辐射光。

日本之所以要在1000米深处的地下，存储5万吨超纯水，就是为了尽可能避免，除中微子以外，其他宇宙射线的干扰，并确保中微子产生的切伦科夫辐射光能被准确地记录下来。

恒星物理学家的计算表明，太阳每产生三个光子 就会伴随产生两个中微子，但在相当长一段时间内，地球上探测到的太阳中微子数量，只有理论计算的三分之一。

剩下的三分之二去哪了 没有人知道

1987年2月23日，天文学界目睹了一次，发生在16万光年外，大麦哲伦星云中的超新星爆发事件，但这次超新星爆发所生成的中微子数量，并没有和太阳中微子一样，消失三分之二。

于是物理学界猜想，中微子应该有三种，而不是一种，且三种中微子之间还会相互转化。

这种被称为，中微子振荡，的理论预测，在1998年，被日本超级神冈探测器，*确认存在，这一突破也让负责中微子项目的小柴昌俊，获得了2002年的诺贝尔物理学奖。

从预言存在，到发现，再到确认中微子振荡，物理学界用了将近一个世纪，但有关中微子的其他信息，人类还一无所知，也正因如此，中微子相关研究，现在已经成了物理学的热门之一。

2027年之前，日本超级神冈升级版，*神冈探测器将开始收集中微子数据，储水26万吨的*神冈，将拥有数倍于超级神冈的探测能力。

而我国的江门中微子实验，最早将于2022年开始收集数据，这个位于地下700多米深处的中微子探测设施，将进一步揭开中微子的神秘面纱，并且还有可能产生，诺贝尔物理学奖级别的科研成果。

在科幻作品里，中微子还是最理想的信息传递手段，因为它几乎不与其他物质发生作用，所以理论上一束携带信息的中微子，可以将信息传递到宇宙任何地方，且不会像电磁波一样发生畸变，丢失信息。

动动手指就能发现其他国家的大规模杀伤性武器，能让核潜艇的通信能力上升一个等级，中微子到底有什么神奇之处，为什么日本投入了数十亿资金建造中微子探测器呢，今天我就来为大家解解惑。

2015年10月，56岁的日本科学家梶田隆章，和加拿大科学家阿瑟·麦克唐纳获得诺贝尔物理学奖，获奖理由是发现基本粒子中微子存在质量，这已经是日本凭借中微子研究获得诺贝尔奖的第二位科学家，而在全世界范围内，与中微子直接相关的科学研究，更是获得了4次诺贝尔物理学奖。

中微子，又译作微中子，是轻子的一种，是组成自然界最基本的粒子之一，其个头较小，且自身不带电，因此可自由穿过地球，质量非常轻，有的中微子质量小于电子百万分之一，以接近光速运动，与其他物质的相互作用十分微弱，因此许多科学家也把中微子称为宇宙中的“隐身人”。科学界从预言它的存在到发现它，用了整整20多年时间，在构成物质世界12个最基本的粒子当中，中微子占了其中3个，我们的宇宙产生于137亿年前的一次大爆炸，宇宙大爆炸时，在第一秒钟内便产生了无数的中微子，它们携带了比“光”更早期的宇宙信息，在整个宇宙中，中微子数量仅次于光子，是宇宙中数量最多的粒子之一。因为其性质的缘故，中微子很难能够被人类捕捉到，需要建造大规模的探测器才能实现中微子的探测，这类探测实验通常需要几万吨探测材料，而日本人的选择，就是采用超纯水。

超纯水除了水分子外，几乎没有什么杂质，也就是几乎去除氧和氢以外所有原子的水，可以用于超纯材料（半导体原件材料、纳米精细陶瓷材料等），应用蒸馏、去离子化、反渗透技术，或其它适当的精细技术，中微子有极小的概率与超纯水的氢原子或氧原子反应，产生的高能粒子会在水中留下“幽灵的脚印”，——切伦科夫辐射光，这些光信号如果被光电倍增管接收，就会放大成电信号，也就间接探测到了中微子的痕迹。日本的超级神冈探测器，在其高41.4米、直径39.3米的不锈钢圆柱形的容器内部，盛有约5万吨纯净度几乎达到***的超纯水，光是填满容器就要两周时间，这是日本东京大学，在岐阜县飞驒市神冈町的茂住矿山，一个深达1000米的废弃砷矿中，建造的大型中微子探测器，其目标是探测质子衰变，以及寻找太阳、地球大气的中微子，并观测银河系内超新星爆发，之所以盖在如此深的地层中，是因为要阻隔其他的宇宙射线讯号。

靠着超级神冈探测器，日本在中微子领域上取得了超越世界各国的成果，先是在上个世纪80年代，与美国的探测器共同发现了，大麦哲伦云中超新星爆发时产生的中微子，这也是人类*探测到太阳系以外的天体产生的中微子，在本世纪初，超级神冈探测器证实反应堆中产生的中微子发生了振荡，这个探测结果在中微子天文学和粒子物理学中，具有里程碑式的意义。为了保持自己在中微子领域上的地位，日本也是决定拨款数十亿，对超级神冈探测器进行升级改造，他们计划把26万吨超纯水深埋于1750米的地下，新研究项目的耗资将会超过50亿元。假如说日本的这项计划在未来成功实现，那么这将会是世界*的中微子探测器，而日本在中微子领域上面的研究，势必会持续领先其他国家，无论应用在哪个方面，日本的综合国力都会得到很大的提升，或许还将会有好几届的诺贝尔物理学奖，成为他们的囊中之物。

看到这里，相信你们肯定想问我一个问题，咱们中国有没有中微子探测器呢 案是肯定的，大亚湾核反应堆中微子实验，是一个建于中国研究中微子的多国粒子物理项目，项目的两个中微子探测器设在大亚湾核电站，用于探测到来自核电站反应堆群的中微子，参加该项目的研究员来自中国大陆、中国台湾、美国及捷克，大亚湾反应堆中微子实验站地理位置优越，旁边就是世界上*的核反应堆群之一，并且紧邻高山，大大减少了宇宙射线的影响，非常适合进行精确测量。虽然我们的起步较为落后，但是大亚湾反应堆中微子实验，使我们能够快速越过摸索阶段，用较少的投入便能站到国际最前沿，而且我国*的江门中微子实验基地，也正在建设当中，实验站将建在地下700米深处，建造的中微子探测器将是世界上能量精度*，规模*的液体闪烁体探测器，江门中微子实验的启动，标志着我国中微子实验研究从起步到跨越的转变。

但是不管怎么说，按照人类目前的科技能力，在短时间内还是无法彻底参透中微子，中微子有大量谜团尚未解开，首先它的质量尚未直接测到，大小未知，其次，中微子与它的反粒子，是否为同一种粒子也不得而知，第三，中微子振荡还有两个参数未测到，而这两个参数，很可能与宇宙中反物质缺失之谜有关，第四，它到底有没有磁矩我们还不得而知，因此中微子成了粒子物理、天体物理、，宇宙学、地球物理学等学科的交叉与热点学科。中微子在科学和军事这两个领域上具有广阔的应用前景，首先在粒子物理学上，对中微子信号的测量能够获取这些基本粒子的性质，对“新物理”（超越粒子物理标准模型）的探索给出非常有价值的信息，由于中微子的强穿透性，地球可以探测到来自遥远星体和宇宙大爆炸初期产生的中微子，可以将几万光年以外星体的信息带到地球，也可以将太阳内部的信息传递给人类，通过分析可以得到太阳、超新星等天体，乃至整个宇宙的内部结构和演化的物理规律。

在军事上，中微子对介质的穿透性很强，不易衰减，传播速度快，是信息的*载体，假如说能够研究出中微子雷达，那么就能够非常轻易的发现核弹等大规模杀伤性武器。我国的中微子实验研究起步很晚，但取得了举世瞩目的成绩，大亚湾中微子实验基地在正式运营仅几个月后，便发现了一种新的中微子振荡，并成功测量到其振荡概率，国际中微子研究的下一个热点目标是测量中微子质量顺序，相关研究有可能发现新物理现象，根据科学家们的计算，进行这一研究的实验*站址位于距反应堆50~55公里处，且与所有反应堆距离相等的区域内，而江门中微子实验基地，就位于阳江核电站和台山核电站连线的垂直平分线上，距阳江和台山反应堆群约53公里。当江门中微子实验正式开始之后，在这么多科研学者的帮助下，或许能够让我们中国在中微子领域上奋起直追，真正立于世界前沿。

1942年，美国物理学家艾伦使用我国物理学家王干昌提出的方法，通过实验间接证明了中微子的存在。

由于中微子与物质之间的相互作用非常弱，因此直接检测中微子非常困难，甚至保利本人也认为中微子可能永远都不会被检测到。 但是，困难并没有阻碍科学的进步。 在保利提出中微子假设后的26年，美国加利福尼亚大学的雷尼斯教授将400升醋酸镉水溶液作为目标溶液，放入新投入使用的核反应堆中（作中微子源），每小时测得2.8个中微子，完全符合其理论预测。 雷恩还获得了1995年诺贝尔物理学奖。

现代宇宙学研究告诉我们，中微子类型的上限是3，即有3种类型的中微子。 除了上面发现的电子中微子外，还有μ型中微子（于1962年发现）和τ型中微子（于1975年发现），每个都具有相同的反中微子。

2015年10月6日，日本科学家梶田隆章和加拿大科学家阿瑟·麦克唐纳获得诺贝尔物理学奖，以表彰他们通过振荡中微子发现中微子具有质量。

中微子与物质之间的相互作用非常微弱且难以捉摸。研究它有何意义呢

当然，中微子微不足道，但是在我们的宇宙中有那么多的中微子充满了宇宙的每个角落，平均每立方厘米约300个，这与光子相似。比其他所有的粒子要多数十亿倍呢！因此，中微子作为一个整体在宇宙中起着核心作用。

此外，中微子具有不受阻碍地在行星内部传播的能力，因此它们可以为我们带来来自太阳和行星的内部信息。科学家们还希望利用中微子的这种功能来做地球断层扫描，以免掩盖埋在地球深处的奥秘。他们还设想允许中微子穿透地球以传输信息，从而可以在没有卫星的情况下进行长距离通信。与地面站一起盘旋。显然，一旦人们充分理解了令人困惑的中微子，它将被广泛使用。

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能穿透一切，是宇宙的信使。丰富了宇宙是用光交流的思想。是明暗双轨制交流。

中微子即中子，即一个质子与电子之和。对外不显电荷属性，属于最小磁体。即只包括一个N极与S极粒子。

没有重量什么都能穿过的粒子，包括地球，所以要找很难，很多科学家都在找，你也不妨试试

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