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中微子 美人如花隔雲端

發佈時間:2012年03月27日 19:40 | 進入復興論壇 | 來源:中國經濟網—《經濟日報》 | 手機看視頻


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  科學發展到今天,粒子物理研究表明,物質世界是由最底層的6種夸克、3種帶電輕子和3種中微子所構成。中微子在這12種最基本粒子中佔了四分之一,分為電子中微子、繆中微子和陶中微子3種。

  在宇宙誕生之初,中微子就充斥著整個宇宙,目前與光子數量一樣多,大約為每立方厘米300個,因此,其質量對宇宙的形成與演化有重要影響。與其他粒子相比,中微子“特性”十足,不帶電荷,沒有大小,質量極輕,穿透性極強,能夠以接近光速幾乎不受阻礙地穿越宇宙中的任何物質。並且,它與物質的相互作用十分微弱,穿越地球直徑厚度的物質,在100億個中微子中,只會有一個與物質發生反應,因此,極難被捕捉和檢測,被世人稱為“幽靈粒子”。

  然而,“詭異”的中微子卻在微觀的粒子物理和宏觀的宇宙起源及演化中,同時扮演著極為重要的角色。原來,宇宙起源中的物質與反物質不對稱很可能與它有關。當宇宙大爆炸發生時,根據粒子物理規律,正反物質應該成對産生,是一樣多的。可是我們現在的宇宙中,並沒有發現大量反物質存在的跡象。那麼,反物質哪去了?這就涉及到中微子的一個基本性質——中微子振蕩,即它在以光速飛行的過程中,會從一種類型轉變成另一種類型,也稱之為不同類型的中微子的混合。據中國科學院高能物理研究所研究員曹俊介紹,中微子存在振蕩現象,同時意味著可能存在另一種不守恒,即電荷-宇稱不守恒,也就是CP破壞(電荷用C表示,宇稱用P表示)。如果存在大的CP破壞,那麼在宇宙早期,反物質就有可能衰變得更快,導致現在的宇宙中只剩下了正物質。

  不過,體現物質與反物質衰變差別的參數CP破壞,很難檢測,但所幸的是,它卻在中微子振蕩這一物理過程中,始終與“神秘”參數θ13“相伴”。

  參數θ13是中微子振蕩的“産物”。按照理論,3種中微子兩兩組合,應該形成3種振蕩模式,産生3種混合參數,描述中微子之間相互轉變的規律。其中,被稱為“太陽中微子之謎”(由混合參數θ12代表)和“大氣中微子之謎”(由混合參數θ23代表)的兩種振蕩已被發現和實驗證實,但第三種振蕩(由混合參數θ13代表)則一直未被發現。因而,θ13成為測量CP破壞的大小,破解宇宙奧秘的關鍵。對中微子振蕩的研究也成為粒子物理、天體物理、地球科學與宇宙學研究中的熱點與交叉。

  (來源:中國經濟網—《經濟日報》)

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