中微子是什么 中微子的作用有哪些

2015-12-29 20:23    来源:www.ufo-2.cn    编辑:admin    已有()人围观
导读: 中微子又译作微中子,是轻子的一种,是组成自然界的最基本的粒子之一,常用符号ν表示。中微子不带电,自旋为1/2,质量非常轻(有的小于电子的百万分之一),以接近光速运动.....

中微子是什么

中微子又译作微中子,是轻子的一种,是组成自然界的最基本的粒子之一,常用符号ν表示。中微子不带电,自旋为1/2,质量非常轻(有的小于电子的百万分之一),以接近光速运动。

中微子个头小,不带电,可自由穿过地球,与其他物质的相互作用十分微弱,号称宇宙间的“隐身人”。科学界从预言它的存在到发现它,用了20多年的时间。

2013年11月23日,科学家首次捕捉高能中微子,被称为宇宙"隐身人"。他们利用埋在南极冰下的粒子探测器,首次捕捉到源自太阳系外的高能中微子。


中微子是什么 中微子的作用有哪些

中微子


发现历程

来源

中微子的发现来自19世纪末20世纪初对放射性的研究。研究者发现,在量子世界中,能量的吸收和发射是不连续的。不仅原子的光谱是不连续的,而且原子核中放出的阿尔法射线和伽马射线也是不连续的。这是由于原子核在不同能级间跃迁时释放的,是符合量子世界的规律的。奇怪的是,物质在β衰变过程中释放出的由电子组成的β射线的能谱却是连续的,而且电子只带走了总能量的一部分,还有一部分能量失踪了。物理学上著名的哥本哈根学派领袖尼尔斯·玻尔据此认为,β衰变过程中能量守恒定律失效。

1930年,奥地利物理学家泡利提出了一个假说,认为在β衰变过程中,除了电子之外,同时还有一种静止质量为零、电中性、与光子有所不同的新粒子放射出去,带走了另一部分能量,因此出现了能量亏损。这种粒子与物质的相互作用极弱,以至仪器很难探测得到。未知粒子、电子和反冲核的能量总和是一个确定值,能量守恒仍然成立,只是这种未知粒子与电子之间能量分配比例可以变化而已。1931年春,国际核物理会议在罗马召开,与会者中有海森堡、泡利、居里夫人等,泡利在会上提出了这一理论。当时泡利将这种粒子命名为“中子”,最初他以为这种粒子原来就存在于原子核中,1931年,泡利在美国物理学会的一场讨论会中提出,这种粒子不是原来就存在于原子核中,而是衰变产生的。泡利预言的这个窃走能量的“小偷”就是中微子。1932年真正的中子被发现后,意大利物理学家费米将泡利的“中子”正名为“中微子”。

1933年,意大利物理学家费米提出了β衰变的定量理论,指出自然界中除了已知的引力和电磁力以外,还有第三种相互作用—弱相互作用。β衰变就是核内一个中子通过弱相互作用衰变成一个电子、一个质子和一个中微子。他的理论定量地描述了β射线能谱连续和β衰变半衰期的规律,β能谱连续之谜终于解开了。

美国物理学家柯万(Cowan)和莱因斯(Reines)等第一次通过实验直接探测到了中微子。他们的实验实际上探测的是核反应堆β衰变发射的电子和反中微子,该电子反中微子与氢原子核(即质子)发生反β衰变,在探测器里形成有特定强度和时间关联的快、慢信号,从而实现对中微子的观测。他们的发现于1995年获得诺贝尔物理学奖。

1956年,美国莱因斯和柯万在实验中直接观测到中微子,莱因斯获1995年诺贝尔奖。

1962年,美国莱德曼,舒瓦茨,斯坦伯格发现第二种中微子——μ中微子,获1988年诺贝尔奖。

1968年,美国戴维斯发现太阳中微子失踪,获2002年诺贝尔奖。

1985年,日本神岗实验和美国IMB实验发现大气中微子反常现象。

1987年,日本神岗实验和美国IMB实验观测到超新星中微子。日本小柴昌俊获2002年诺贝尔奖。

1989年,欧洲核子研究中心证明存在且只存在三种中微子。

1995年,美国LSND实验发现可能存在第四种中微子——惰性中微子。

1998年,日本超级神岗实验以确凿证据发现中微子振荡现象。日本梶田隆章获2015年诺贝尔奖。

2000年,美国费米实验室发现第三种中微子,τ中微子。

2001年,加拿大SNO实验证实失踪的太阳中微子转换成了其它中微子。最早提出建设思路的是华裔物理学家陈华生博士Herbert H. Chen(美国普林斯顿大学理论物理博士学位,加州大学欧文分校物理学家)。加拿大阿瑟·麦克唐纳获2015年诺贝尔奖。

2002年,日本KamLAND实验用反应堆证实太阳中微子振荡。

2003年,日本K2K实验用加速器证实大气中微子振荡。

2006年,美国MINOS实验进一步用加速器证实大气中微子振荡。

2007年,美国费米实验室MiniBooNE实验否定了LSND实验的结果。

研究结果

粒子物理的研究结果表明,构成物质世界的最基本的粒子有12种,包括了6种夸克(上、下、奇、粲、底、顶,每种夸克有三种色,还有以上所述夸克的反夸克),3种带电轻子(电子、μ子和τ子)和3种中微子(电子中微子,μ中微子和τ中微子)而每一种中微子都有与其相对应的反物质。中微子是1930年奥地利物理学家泡利为了解释β衰变中能量似乎不守恒而提出的,1933年正式命名为中微子,1956年才被观测到。

中微子是一种基本粒子,不带电,质量极小,与其他物质的相互作用十分微弱,在自然界广泛存在。太阳内部核反应产生大量中微子,每秒钟通过我们眼睛的中微子数以十亿计。

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