每秒钟穿过人身体几万亿个的幽灵粒子到底是什么东西?

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“幽灵粒子”就是中微子,每时每刻都有1000万亿个穿越人体,而人们毫无感觉,由此许多人认为这是扯淡,怎么可能时时刻刻万亿箭穿身而无感觉呢?一定是科学家们又在信口开河,随意揣测。


要弄清这个问题,我们首先来了解一下中微子到底是个什么“鬼。

中微子是在弱相互作用中产生的与轻子对应的基本粒子,轻子有三种,即电子、μ子、τ子,及其与它们对应的反轻子;中微子也有三种,即电子中微子、μ中微子、τ中微子,及其与它们对应的反中微子。轻子带电荷,不带电荷,不参与电磁相互作用,因此基本上与物质不发生作用,100亿中微子只有一个会与物质发生作用。

因此中微子才可以畅通无阻地穿越人体、建筑、甚至地球等一切物质,很难被人们捕捉。

在自然和人造等各种粒子物理、核物理过程,都会伴随着中微子的产生,如核裂变、核聚变、β衰变都会产生大量中微子,因此来自太阳、超新星爆发、宇宙大爆炸、宇宙射线、核能发电等等的中微子,广泛存在于是宇宙空间和我们周围。


现在研究认为,宇宙中总质能中,暗物质和暗能量占据了95.1%,可见物质才占宇宙总质量的4.9%,可见物质中光子占据宇宙总质量的0.005%,中微子占0.0034%。

撞击地球和我们身体的中微子主要来自太阳。太阳每秒钟产生10^38个中微子,通俗的说就是100万亿亿亿亿个;分到地球约22亿分之一,每秒钟有4.55x10^28个,即万亿亿亿个;每个人每秒要承受数百万亿到上千万亿个了。而且不管你是在地球这一边还是那一边,不管是在白天还是黑夜,每时每刻万亿中微子都穿透你没商量。


万亿穿身,我们一点感觉都没有,这是为什么?

这就是因为中微子质量太小,又不带电,不与物质发生作用。不像光子,遇到电子就发生作用,而我们这个世界遍地都是电子,因此光遇到了物质,就被吸收转化了。中微子就不一样,所以科学家们费尽心血的研究了几十年,虽然知道它的存在,但就是没有捕捉到它的踪迹,因此中微子又被称为“隐身人”、“鬼粒子”。


原来以为中微子没有质量,运动速度为光速,但后来科学家们检测到了中微子振荡现象,只有具有质量的粒子才会有这种现象,因此中微子被认为有轻微的质量,大约是电子的百万分之一,而且运动速度也不是光速,而是接近光速。

由于中微子极其微小,比电子还要小很多,又不与物质发生作用,因此所有物质对它来说几乎都是透明空虚的,它高速的穿过任何物体,目不旁视,不惊动任何粒子,不带走一片云彩,互不干扰,当然这些物质就没有变化。人体由物质组成,当然也就没有感觉了。


但中微子真的就永远隐身了吗?

没有,人类有个怪癖,越是不知道的东西,好奇心越重,既然知道了有这么个玩意存在,就一定要把它弄出来看看。

于是人类在矿井里、地底深处、南极冰层下,都建立了很多实验室,在这些地方静静的守候了几十年,终于在1962年,捕捉到了这个狡猾的家伙。中微子虽然一般不理别的物质,到哪里都悄悄而过,但不是还有100亿分之一个不按常规出牌的吗,忍不住要撩拨一下别的东西,科学家们就利用了它们内部这种出轨者的弱点。

美国建设在南极的冰立方中微子研究装置,就是探测来自宇宙深处高能中微子的,当高能粒子穿透千米冰层在装置中留下轨迹时,基本就是中微子露出原形了。因为其他粒子在穿越过程早就与其他粒子发生相互作用而吸收了,能钻透千米冰层的粒子非中微子莫属。


中微子研究对人类认识宇宙非常重要。

人类对中微子研究了几十年,热度丝毫不减,这项研究已经发展为天体物理学的一个分支~中微子天文学。

由于中微子基本不与其他物质发生作用,这样它们的旅途就能走很远,人们探测宇宙深处的中微子,就能够得到它们来自哪里,那里发生了什么的信息。这样中微子就和引力波一样,成为跑得最远带给人类深空消息的信使,由此得到了人类异常重视。

中微子不同的来历所携带的信息是不一样的,这个信息就是能量。一般人类活动产生的中微子能量较低,来自太阳的中微子相比宇宙射线中微子能量也要低,而来自宇宙远方的中微子,一般就是高能中微子了。


于是人们通过分析这些中微子的轨迹和能量,就知道它们来自哪里,就能够得着深空天体演化、宇宙大爆炸、超新星爆发、黑洞中子星相撞等事件发生时间和强度,知道了宇宙深处上演的一幕幕大戏。

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