日本为何要在地下米,囤5万吨“超纯水”,20多年有啥目的?
在日本一个不太起眼的地方,岐阜县最北边的神冈町,一处深达1公里的废弃矿坑里,日本人放置了5万吨的超纯水,这些水并不是为了应对世界末日,而是在等待一个至今未发生的奇迹,这是东京大学的研究人员在年所建成的大型中子探测器,超级神冈探测器,想要探测中微子从太空穿越地球的迹象,中微子是什么,人们探测他到底有什么目的,聪明的你肯定知道。
我们的宇宙产生于亿年前的大爆炸,大爆炸的瞬间产生了无数的中微子,它们携带了比光更早期的宇宙信息,科学家普遍认为宇宙大爆炸之初,同时产生了物质世界和反物质世界,只是在中微子的作用下,反物质消失了,最终形成了我们的世界,想要解释反物质的消失之谜,就要从现存的物质世界来寻找蛛丝马迹,通过宇宙中微子去寻找最早期的宇宙信息,同时也能对宇宙最后的命运加深了解,中微子是宇宙中的一种基本粒子,它们的运动速度非常接近光速,四大基本粒中,只有弱相互作用力对中微子有效,只有中微子直接撞上了原子核内的夸克,科学家才有可能探测到它们,这个概率有多大,假设将中微子放大成一个直径1厘米的小球,在同等比例下原子的直径就有00公里,而位于原子中心的夸克直径则只有1米,由此可见中微子在大的范围内,刚好撞击到夸克的概率有多难了吧,可谓是低到令人发指,该如何探测中微子,宇宙里中微子的数量相当巨大。
对我们地球人而言,平均每秒钟就有数十万亿个中微子穿过我们的身体,所以尽管中微子撞上夸克的概率极低,但在如此多的中微子里总会有极少的一部分能够与地球上的物质产生互动,因此科学家只需要建立一个巨大的靶子对其进行严密的监测,就有可能探测到中微子,而日本在地下存放了5万吨超纯水的目的就是建造这样一个靶子,这个项目全称名为超级神冈中微子探测实验,科学家将超纯水装在了一个直径39.3米,高41.4米的不锈钢圆柱形容器内,并深深的埋在了地下1公里的废弃矿井中,所谓超纯水就是利用特殊的净化系统,去除掉了水中的离子、尘埃颗粒等杂质,从而得到基本上只有水分子的超纯水,纯度可无限接近于百分之百,当中微子与水分子相互作用后,将会释放出速度极快的高能粒子,他们的速度会超过光子在水中传播的速度,从而释放出非常微弱的光信号,这便是物理学中的切伦科夫辐射,为了探测到这些光信号。
科学家在这个容器壁上设置了1.12万个点背针管,它的功能就是将光信号尽可能的放大,在处于工作状态时,这些光电倍增管就像是一万多只眼睛一样盯着容器里的超纯水,静静的等待着某个中微子撞在夸克上发出一丁点的微光,这个探测器自年投入使用以来,给人类带来了一系列的重大科学发现,年2月23日,天体物理学家目睹了年来最亮的一次超新星爆发,日本凭借超级神冈探测器探测到了大麦子伦星系中一颗超新星所释放出的中微子,他们比伽马射线提前3小时到达地球,这是人类第一次在地球上探测到中微子的信息,中微子天体物理学在此拉开帷幕,这也是日本神冈实验室领导人小柴昌俊获得年诺贝尔物理学奖的重要原因之一,未来日本还要建成顶级神冈中微子探测器,将26万吨的超纯水深埋于米的地下,新项目的耗资将会超过50亿元,建成后将会是最大的中微子探测器,所以说至今大家对神秘的中微子了解少之又少,但一百多年前居里夫人发现原子核的衰变时,也无人知晓这将意味着什么,如今核能的利用已经深刻的改变了世界,所以随着人类对自然界的不断深入,中微子的更多谜团被揭晓的那天也许会深刻的影响未来。