物理學中的幽靈粒子—中微子,為何能穿透幾乎任何物體?
中微子屬於輕子,而且質量極小,基本只參與弱相互作用,而弱相互作用的尺度在10^-19米數量級,所以中微子的穿透能力極強;就算是一光年厚的鉛板,一個中微子也能輕鬆穿過而不被吸收。
中微子是粒子物理學中最神秘的粒子之一,每秒鐘有超過萬億個太陽發出的中微子穿過我們身體,但是我們絲毫感覺不到,這是因為中微子有著幾點特殊的性質。
電中性
在上世紀,科學家發現在物質的β衰變中,有一部分能量消失了,甚至連當時的量子力學領袖波爾,也認為在β衰變中能量守恆率不成立。
為了解決這個問題,奧地利科學家泡利,提出了一種不帶電荷的微小粒子,帶走了β衰變中的能量;直到1956年,科學家才在實驗中觀測到這種粒子——中微子。
中微子不帶電,所以不參與電磁相互作用,使得人類一般的儀器無法探測到中微子。
質量極小
在標準模型中,中微子被認為靜止質量為零;但是在眾多中微子實驗中,中微子表現出微小的質量,大概只有電子質量的千萬分之一;如此微小的質量,註定了中微子參與萬有引力作用很弱。
不參與強相互作用
中微子屬於輕子,輕子都是不參與強相互作用的;光子會被原子吸收,是因為光子參與電磁相互作用,電磁相互作用屬於長程力。
所以中微子基本不和原子發生相互作用,可以輕鬆穿過厚厚的金屬板;甚至是一億個地球排起來,中微子也能從中穿過。
中微子的探測
中微子參與弱相互作用,而弱相互作用的尺度為10^-19米,要知道氫原子核的直徑才10^-15數量級,所以中微子幾乎不與普通物質參與作用。
除非是中子星物質、黑洞等等,有著緻密原子核與超強引力的地方,能大大增加中微子參與弱相互作用的概率,以及被強引力束縛。
中微子這樣的性質,使得我們很難探測到它的存在,一般的中微子探測器,都會建造得非常巨大;當大量中微子穿過探測器時,就有可能存在個別中微子參與若相互作用後放出其他粒子,然後再利用光電倍增器捕捉其他粒子,間接證實中微子的存在。
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※網友問:如果不存在永動機,為什麼宇宙又可以無限運行下去?
※網友問:粒子對撞機的作用和原理是什麼?
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