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神秘的中微子,宇宙的诞生为什么最终只剩正物质世界?

常驻编辑 科普中国 2022-05-17 中微子   宇宙   暗物质   光速   粒子   科学家   物质   神秘   理论   发现   质量   时间   世界

有这样一种理论,说在大爆炸之初,在真空的涨落之中啊,形成了正反两种粒子对,随着宇宙不断的膨胀呢,就应该产生两个世界,一个是正物质的世界。另一个是反物质的世界,但是无论科学家怎么观察,在这个宇宙中都找不到反物质世界,这说明在创世之初,有一个非常微小的变化使正粒子在数量上超过了反粒子,在相互湮灭之后就剩下了现在的正物质的世界。 DlY拜客生活常识网

那么这个微小的变化是什么呢?有的科学家认为可能与一种微小的粒子有关系,那就是中微子,这大概是人类距今为止发现的最神秘的粒子。DlY拜客生活常识网

中微子DlY拜客生活常识网


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人类发现中微子完全是一个偶然的事件,时间要回到1930年的12月4日。年仅30岁的著名量子物理学家泡利给女科学家莉泽迈特纳写了一封信。在信里,他预言存在着一种电中性的从没有被观测到的小质量粒子。但是信发出去之后,泡利就后悔了,因为这个预言没有什么太大的依据,只是因为其他的物理学家在研究贝塔衰变问题的时候,发现能量不守恒了。DlY拜客生活常识网

举个例子,现在考古学家都使用碳14定年法,用这种方法可以比较准确地确定古墓和文物的年代。碳14原子会转变为氮14原子和一个电子,但是这个时候出问题了,贝塔衰变之后质量不守恒了,缺了那么一点点,所以泡利就预言,缺失的部分是一种神秘的粒子。DlY拜客生活常识网

大家经常说科学方法是什么呢?首先就是要大胆的假设,先去天马行空地想,然后再小心地去求证。 最后得到一个放之四海而皆准的实验结果,这是一套完整的步骤。DlY拜客生活常识网

时间再到1956年的6月14日,有两位美国的科学家雷恩斯和考恩给泡利发了一封电报。这封电报是想泡里报喜,说他们终于发现了泡利预言的神秘粒子,也就是中微子。要说到这个发现,那可真是费劲了。他们是在一个叫汉福德的核电厂的核反应堆附近探测到中微子。DlY拜客生活常识网

核反应堆DlY拜客生活常识网

为了验证结果,他们还关闭了核反应堆。 用来检测发生率存在的差异,那可是核反应堆啊,那可不是开电视那么简单。所以说他们为了科学研究也真是拼了。但是皇天不负有心人啊,这个发现也为他们赢得了诺贝尔物理学奖。中微子从预研到发现用了整整26年的时间,可见中微子的发现是非常困难的,也难怪泡利自己都觉得是天方夜谭。DlY拜客生活常识网

所以说,科学研究的第一步,就是需要科学家敢于去开脑洞。比如说,现在一说到弦理论,就有人很不屑,说从来没有观察到多维宇宙。但是弦理论在数学上能够很好地统一4种作用力,你不能说没有发现多维宇宙就去否定了弦理论。再比如说引力,有的理论物理学家提出,引力可以穿越各个平行宇宙,这是他们根据相对论找到了一种数学解,也不能说,因为没有发现平行宇宙就否定了这种可能性,可以说未经证实,但不能说平行宇宙。 一定不存在。DlY拜客生活常识网

平行宇宙DlY拜客生活常识网

再说回到中微子,为什么现在中微子一下子就成为物理研究中的显学了呢?因为中微子非常的神秘,我认为现阶段围绕着中微子,主要有三大谜团,第一个叫做超光速之谜。时间再回溯到16万8千年前,生活在东非大裂谷东部的智人,正在娴熟地使用自制的木头武器去狩猎。他们不知道日月星辰到底是什么,对世界的认知呢?也非常的有限。 就在这个时候,在银河系的边上有一个大麦哲伦星系,其中有一颗超新星,爆发了大量的中微子向周围扩散。经过了16万8千年的长途旅行,有一批中微子飞到了地球。DlY拜客生活常识网

时间再到1987年2月23日,在日本旗府县神冈矿山地下1千米的深处,有一个神钢核子衰变探测器。这个大型的实验室刚刚改造完成没有几个月,突然间就接收到了11个中微子。这个实验的负责人,物理学家小柴昌俊一下子就火了,因为这是人类第一次接受的来自太阳系外的中微子。小柴昌俊也因为这个发现而获得了诺贝尔物理学奖。在捕获到中微子之后,日本的物理学家就认为出大事了,当然,出大事,这种话只能在实验室里说。对外呢,科学家是非常严谨的。DlY拜客生活常识网

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