你知道嗎?當(dāng)你讀這篇文章的時候,一種微小的粒子正以每秒數(shù)以萬計的速度穿透你的身體——當(dāng)然,你是感覺不到的,因為它們是一群非常孤僻的粒子,懶得跟構(gòu)成你身體的原子打交道。 它們叫中微子,是宇宙中除光子之外最輕的一類粒子。這些粒子不帶電,跟普通物質(zhì)幾乎不發(fā)生作用,所以非常難以捕捉。為了捕捉它們,科學(xué)家在南極冰下建造了世界上最大的中微子探測器——冰立方。冰立方的邊長達(dá)1千米,但即便如此,能被探測到的中微子也寥寥無幾。 已經(jīng)探測到的中微子基本上都來自太空,其能量范圍非常廣,但我們迄今不知道它們起源于何處。 現(xiàn)在,兩位德國物理學(xué)家利用冰立方的數(shù)據(jù),根據(jù)這些粒子的能量和到達(dá)地球的方向,建立模型來解釋它們的起源。他們認(rèn)為,我們迄今探測到的中微子大致有4種起源。 能量最低的中微子產(chǎn)生于宇宙射線轟擊地球大氣層的時候。宇宙射線是一種能量很高的帶電粒子,它們在高空與大氣原子相撞,會產(chǎn)生大量中微子。 能量稍高的中微子,我們在南半球探測到它們的機(jī)會比北半球多。南半球朝向銀河系的中心,根據(jù)這一點,可以認(rèn)為這些中微子可能起源于我們的銀河系。 能量再高一些的中微子,大多來自遙遠(yuǎn)的星系。它們可能來自宇宙中普遍存在,但不太明亮的一類星系,如星暴星系。這類星系中,正在形成的恒星相對較多。比如在我們銀河系,現(xiàn)在正在形成的恒星平均每年僅有3個太陽質(zhì)量,但在星暴星系,正在形成的恒星是銀河系的100倍以上。 以上3種起源基本上已把所有我們身邊的中微子囊括盡了。只剩一條“漏網(wǎng)之魚”:冰立方迄今只捕捉到一次超高能中微子。它的能量是前面提到的那些中微子能量的數(shù)萬倍。要攜帶如此大的能量,它必定誕生于宇宙中某些極端的環(huán)境中,如在超大質(zhì)量黑洞附近。這種超高能中微子可能是宇宙射線與光子相撞,而不是與普通原子相撞時產(chǎn)生的。 中微子研究目前是粒子物理學(xué)的一個熱門。我們知道,粒子物理學(xué)的標(biāo)準(zhǔn)模型幾乎把微觀粒子的所有行為都解釋清楚了。為了讓物理學(xué)能繼續(xù)發(fā)展,人們必須突破標(biāo)準(zhǔn)模型。所以,如果有什么現(xiàn)象是標(biāo)準(zhǔn)模型解釋不了的,那會讓物理學(xué)家很興奮。目前這種現(xiàn)象并不多見,但中微子質(zhì)量不是零(標(biāo)準(zhǔn)模型預(yù)言是零)就是少數(shù)已知突破了粒子物理學(xué)標(biāo)準(zhǔn)模型的現(xiàn)象之一。 |
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