我们生活的宇宙充满了惊喜。只要说,当你阅读这篇文章时,许多太阳中微子正在穿过你的身体。当然,运动速度比它们慢得多的暗物质粒子也会穿过你的身体。然而,你根本感觉不到它们的存在。在人类探索科学的道路上,这些看不见、摸不着的物质粒子一直困扰着科学家,他们的研究极大地推动了科学的发展道路。
今天,让我们来谈谈中微子,它几乎是科学史上最难找到的粒子。它的存在几乎推翻了整个物理建筑。
“不遵守能量守恒定律”的幽灵粒子
科学家的主流科学概念现在认为现代科学起源于古希腊时代。现代科学的两大支柱之一是形式逻辑系统,另一个是通过系统实验寻找因果关系。前者产生于古希腊时代,包含在欧几里得的《几何元素》一书中,而后者是从文艺复兴时期逐渐建立起来的。
换句话说,“测量”自文艺复兴以来已经成为科学研究中最基本的观点。当我们研究任何物体时,我们需要定义物理量,而这个定义需要能够通过实验手段来测量。
然而,当这件事第一次被提出来的时候,一切都很好,一切都很顺利。然而,在现代,情况并非如此。科学家开始在更大和更小的范围内探索。结果,他们发现他们遭遇滑铁卢的规模较小。
首先,他们发现了一个问题,即微观世界似乎不遵守能量守恒定律。你为什么这么说?
然而,当科学家研究β衰变时,他们发现能量在反应前后并不守恒,但电荷是守恒的。
这惹恼了当时伟大的物理学家玻尔。玻尔和爱因斯坦对量子力学有许多争论,并且都占了上风。但是由于这个原因,玻尔甚至想放弃能量守恒定律。
后来,另一位伟大的物理学家保利,一个可以批评爱因斯坦的傲慢的人,坚持能量守恒定律是正确的。在β衰变的过程中,必须有少量的中性粒子带走损失的能量。
直到20世纪50年代,科学家们最终间接地证明了这种粒子的存在。这个粒子现在被称为中微子。然而,我们需要知道的是,中微子只是在20世纪50年代才被初步识别出来。
在接下来的50年里,科学家们与中微子进行了长时间的斗争,并被这种粒子愚弄了许多次,直到2000年左右才最终确定了中微子的大致情况。即使现在,中微子的质量对我们来说仍然是个谜。因此,它确实是一个幽灵粒子。然后你可能会问,为什么中微子如此可怕?
为什么中微子如此可怕?
事实上,中微子幽灵般存在有三个原因:它们不参与电磁相互作用,它们的质量非常小,并且它们会振荡。让我们一个接一个地谈。
不要参与电磁交互
在我们的宇宙中,有四种作用:强相互作用力、弱相互作用力、电磁相互作用和重力相互作用。强相互作用和弱相互作用是在原子水平上进行的。因此,在我们的日常生活中,我们主要暴露在重力作用和电磁作用下。
我们都熟悉引力相互作用,它指的是两个物体之间的吸引力。在生活中,除了重力,其余都是电磁相互作用。我们能看到和触摸的东西本质上是由电磁相互作用引起的。例如,你可以看到一本书,事实上光线照射在书上,书将光线反射到你的眼睛里,与眼睛的细胞相互作用,最后通过神经系统将图像传输到大脑。整个过程是由电磁相互作用完成的。
然而,中微子不参与电磁相互作用,弱相互作用的可能性非常小。因此,在其传播过程中,只有极低的概率会与路径上的物质相互作用。根据科学家的计算,中微子在宇宙中运行一光年,在这条路径上与物质弱相互作用的概率只有50%。正是因为中微子的这种属性,它们的穿透力非常强。如上所述,太阳中微子一直在穿过我们的身体。据统计,仅仅是我们的手指,每秒钟就有数亿个中微子通过。
低质量
除了强大的穿透力,中微子也非常轻。我们知道电子几乎是我们能看到的最小的粒子,但是中微子比电子小得多,所以我们无法确定它们的质量有多小。
中微子振荡
中微子不仅闹鬼,而且非常善于隐藏自己。在研究过程中,科学家发现观测到的中微子数量总是理论值的1/3。后来,科学家花了10多年才发现中微子会发生变化。世界上有三种中微子。
然而,这三个中微子在传播过程中会相互转化。因此,我们总是只观察到理论值的1/3的中微子。
基于这三个特征,我们很难捕捉到中微子。
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