「宇宙」宇宙物质起源的证据,找到了?
众所周知 , 宇宙诞生于一次大爆炸 。
然而大爆炸之后发生了什么 , 人类到现在也没完全搞清楚 。
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比如说 , 我们发现的物理规律是对称的 , 那么对称的定律就会让大爆炸产生的正物质和反物质一样多 。
但正物质和反物质遇到一起就“灰飞烟灭” , 所以如果正反物质一样多 , 宇宙不会有质子电子 , 更不会有原子 , 更不会有生命诞生 。
究竟是什么打破了宇宙的对称性?
在解开这一重要谜题的道路上 , 今天 , 人类又迈出了重要一步:人们已经找到了正物质最终如何击败反物质的原因之一 。
来自日本、美国、俄罗斯等12国的T2K团队 , 经过十年的累计观察发现 , 是中微子打破了这种对称性 , 而宇宙终极的不对称性可能就藏在中微子的不对称中 。
这一爆炸性的最新研究 , 登上了最新一期Nature封面 。
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什么是中微子 为了搞清楚这个问题 , 首先让我们来了解一下什么是中微子?
任何物理现象都应该满足的能量、动量、角动量守恒定律 , 核反应也不例外 , 但是科学家们发现 , 原子核的β衰变(放出一个电子)似乎并不满足 。
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气泡室中观测到的中微子
为了解释这一现象 , 物理学家泡利提出原子核在裂变中还会放出一种很难探测到的不带电粒子 。
由于人类已经发现一种不带电的中性粒子 , 叫做中子 。 这种不带电更轻的粒子 , 只能被叫做“微小的中子” , 也就是中微子 。
值得一提的是 , 中国物理学家王淦昌在1941年提出了一种探测中微子的方法 , 但是当时的中国还在抗战中 , 根本没有实验条件 。 之后被另外两位美国物理学家发现 , 并获得了诺贝尔奖 。
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在我们的生活中 , 中微子可以说是无处不在 , 比阳光还要常伴 。
因为最大的中微子源就是太阳 , 太阳是个巨大的核反应堆 , 核聚变会产生大量的中微子 。
而每秒通过我们身体的就有几万亿个 。 不过不必担心辐射问题 , 因为中微子和物质的相互作用极弱 , 乃至可以轻松穿过一千个地球 , 所以对你身体几乎不会有任何影响 。
最初 , 科学家们根据太阳模型计算出中微子数量 , 和地球上探测到的数量存在巨大差异 。 差了多少呢?后者只有前者的1/3 , 剩下的2/3到哪里去了?
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考虑到地球和太阳之间几乎是空无一物的真空 , 显然中微子不可是被什么东西挡住了 , 况且中微子的穿透力还这么强 。
后来科学家们发现 , 其实中微子总共有三种“味道”:电子中微子、μ子中微子、τ子中微子 。 它们分别在电子、μ子、τ子参与的核反应中产生 , 也只能和对应的粒子反应 。
这三种中微子在接近光速飞行的途中可以相互转换 , 物理学家把这种现象叫做中微子振荡 。
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太阳内的核反应只能产生电子中微子 , 它在飞向地球的过程中 , 有2/3变成了μ子中微子和τ子中微子 。
而我们过去的实验方法只能探测到电子中微子 , 所以就漏掉了另外的2/3 。
“挖坑灌水”找中微子 既然中微子和物质之间的作用这么弱 , 我们又如何找到它?
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