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按照粒子物理學的理論描述,中微子具有極強的穿透力,甚至可以輕易穿過一萬個地球而不被吸收掉,目前關於中微子還有很多未解之謎;在1987年的一次超新星爆發事件中,科學家對中微子的探測過程,證明了中微子可以輕易穿過地球。

幽靈粒子

在上世紀,科學家發現在β衰變中品質不守恆,為了解釋這個現象,奧地利物理學家泡利提出一種品質很小的中性粒子——中微子,直到1956年,科學家才首次探測到這種粒子。

按照理論預言,中微子不參與強相互作用和電磁相互作用,只參與萬有引力作用和弱相互作用,而弱相互作只在10^-19m尺度有效,現有的研究資料表明,中微子的品質小於電子品質的千萬分之一,所以中微子的弱相互作用和引力作用都非常弱,基本不與物質參加反應。

穿透力有多強

中微子的穿透力極強,哪怕是一萬個地球排成一排,一箇中微子都能很輕易地穿過而不被吸收;我們的太陽每時每刻都在進行著核聚變反應,核聚變反應會產生大量的中微子,理論估計,每秒都有上萬億個來自太陽的中微子穿過人體(夜間也一樣),但是我們絲毫感覺不到。

日本超級神岡探測器建設於1983年,原本用於研究質子的衰變實驗,後來更改為中微子探測器,該探測器建於地下1千米處,內部有一個直徑差不多40米的圓柱形容器,裡面裝有5萬噸超純水。

理論估計,每秒有數千萬億個中微子穿過探測器,但是在正常情況下,探測器每天只能檢測到幾十個中微子與超純水發生反應,而且無論白天夜晚都一樣。

1987A超新星

在1987年2月23日,天文學家觀測到近400年來最亮的一次超新星爆炸,該超新星位於16萬光年外的大麥哲倫星雲,超新星爆發釋放了大量的高能中微子。

當時全世界共有三個中微子探測器監測到了超新星爆發,分別是:超級神岡探測器(日本)、巴克三中微子觀測所(前蘇聯),另外美國也有一箇中微子探測器。

此次超新星的中微子爆發只持續了13秒,也正是這短短13秒的時間裡,日本的探測器異常地檢測到11箇中微子,前蘇聯的檢測到5個,美國的監測到8個,這樣的頻率對平常來說是異常的,意味著有重大天文事件發生。

然後在3小時之後,1987A超新星的可見光才傳播到地球,被人類的天文望遠鏡觀測到,也就是說在超新星爆發事件中,中微子的爆發要比可見光提前,那是因為超新星爆發是從恆星內部坍縮開始的,中微子可以輕易穿過恆星,比可見光提前發出。

而且關鍵在於,大麥哲倫星雲是南天星雲,北半球的絕大部分地方是看不到的,三個中微子探測器位置也處於視野盲區,當時它們都探測到了中微子的爆發,說明這些中微子是穿過地球,從地球的另外一側到達的探測器,間接證明了中微子具有極強的穿透力。

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