[科普中國]-反中微子

介紹

1930年，奧地利物理學(xué)家泡利提出存在中微子的假設(shè)。1965年，柯溫(C.L.Cowan)和萊茵斯(F.Reines)利用核反應(yīng)堆產(chǎn)物的β衰變產(chǎn)生反中微子。

反中微子(v)是在地球內(nèi)部豐富的同位素放射性質(zhì)衰變產(chǎn)生的： [A,2]一[A，Z+1]+e+v，其中A, Z是原子核的原子數(shù)和電荷數(shù)，e代表粒子(電子)。首先由于“放射的同位素產(chǎn)生富中子產(chǎn)物，然后受到衰變。1

中微子—反中微子超旋統(tǒng)一場(chǎng)論（一）基本假設(shè)

1．中微子——反中微子參與四種基本相互作用 雖然中微子是泡利在1931年根據(jù)能量和角動(dòng)量守恒定律推測(cè)在β衰變過程中發(fā)現(xiàn)的（現(xiàn)在已知泡利當(dāng)年發(fā)現(xiàn)的中微子，實(shí)際是反中微子），長期以來人們錯(cuò)誤地認(rèn)為中微子只參與弱相互作用，而事實(shí)上越來越多的事實(shí)表明宇宙中暗物質(zhì)大約占宇宙總質(zhì)量的90%以上，而其中主要成分是中微子——反中微子構(gòu)成的暗能量。因此可以說中微子——反中微子主宰了整個(gè)宇宙，微觀粒子是通過對(duì)中微子——反中微子的吸收與發(fā)射、傳播與屏蔽（碰撞）而產(chǎn)生出的四種基本相互作用的。即微觀粒子相互間對(duì)中微子——反中微子吸收與發(fā)射及其變化產(chǎn)生出了電磁力。微觀粒子相互間對(duì)中微子——反中微子流的屏蔽產(chǎn)生出了萬有引力、強(qiáng)相互作用力、弱相互作用力。

2．吸收與發(fā)射、屏蔽與傳播中微子——反中微子是物質(zhì)的基本屬性

（1）電荷是物質(zhì)吸收與發(fā)射中微子——反中微子能力大小的量度，而且是量子化 的，并且存在吸收與發(fā)射的不同能級(jí)，這個(gè)能級(jí)已被命名為單位電荷的自旋了。

（2）夸克的分?jǐn)?shù)電荷是夸克吸收與發(fā)射中微子——反中微子的不同能級(jí)，這個(gè)能力的大小是量子化的，它已被命名為了分?jǐn)?shù)電荷。

（3）同種電荷間具有吸收與發(fā)射共有特定頻率的中微子或反中微子的能力；異種間沒有吸收與發(fā)射共有特定頻率的中微子或反中微子的能力。即有同種特定頻率的中微子或反中微子吸收與發(fā)射能力的微觀粒子為同種電荷；如果沒有同種特定頻率的中微子或反中微子吸收與發(fā)射能力的微觀粒子則為異種電荷。究竟正電荷或負(fù)電荷是吸收與發(fā)射中微子或是反中微子則由實(shí)驗(yàn)確定。

（4）磁場(chǎng)是運(yùn)動(dòng)電荷產(chǎn)生出的對(duì)中微子——反中微子吸收與發(fā)射能力的變化，類似在原正負(fù)電荷吸收與發(fā)射正反中微子的過程中形成的中微子——反中微子場(chǎng)中產(chǎn)生出的一個(gè)附加中微子——反中微子的場(chǎng)。

（5）光子、中間玻色子、膠子等粒子對(duì)中微子——反中微子具有吸收與發(fā)射和屏蔽的能力，它們都是吸收與發(fā)射和屏蔽中微子——反中微子與其它微觀粒子發(fā)生相互作用的，它們是力的協(xié)調(diào)者而非一般意義下的力的傳遞者。而光子吸收與發(fā)中微子——反中微子的能力還以一定的頻率而變化。因而形成量子化的變化電磁場(chǎng)。原子、分子等對(duì)光子的吸收與發(fā)射也是通過中微子——反中微子場(chǎng)進(jìn)行的。

（6）物質(zhì)的質(zhì)量是物質(zhì)微粒屏蔽中微子——反中微子能力大小的量度，它也是量子化的，這就是物質(zhì)質(zhì)量的起源。光子如果靜止其屏蔽中微子——反中微子的能力為零，所以靜止質(zhì)量為零，只有運(yùn)動(dòng)時(shí)其屏蔽能力不為零，所以光子有運(yùn)動(dòng)質(zhì)量而沒有靜止質(zhì)量。

（7）中微子——反中微子在宇宙中的數(shù)量極多而且數(shù)量大致相等，并具有各向同性的性質(zhì)。

研究意義中微子提供了太陽和恒星過程的信息，反中微子提供了地球的信息，或許還有超新星豐富度的信息。這兩個(gè)過程提供的信息，除了用弱相互作用探測(cè)外，其他辦法可能是得不到的。中微子和反中微子不存在電磁相互作用，意味著對(duì)宇宙的研究除了通過適用的電磁探測(cè)外，又打開了正交的和互補(bǔ)的宇宙分量。再者,中微子和反中微子可能說明了宇宙的大部分能量密度，因此在宇宙的動(dòng)力學(xué)中可能有極其重要的作用。1

來源地球深處發(fā)現(xiàn)反中微子 有望揭示地?zé)醽碓矗?/p>

意大利科學(xué)家表示，他們?cè)诘厍騼?nèi)部很深的地方探測(cè)到了反物質(zhì)粒子，這些粒子可能源于地球內(nèi)部的放射性衰變，研究這些粒子，有助于科學(xué)家更好地理解地球內(nèi)部的熱流如何影響火山和地震等地表活動(dòng)。

意大利國家原子物理研究所巨石峰國家實(shí)驗(yàn)室的研究人員在一個(gè)尼龍球探測(cè)器里發(fā)現(xiàn)了這些反物質(zhì)——反中微子。反中微子是中微子對(duì)應(yīng)的反物質(zhì)粒子，其性質(zhì)跟中微子正好相反。它是一種非常輕的中性帶電粒子。在太陽內(nèi)部，當(dāng)宇宙射線擊中一個(gè)正常原子時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生反中微子。反中微子很難被發(fā)現(xiàn)，因?yàn)樗鼈儙缀蹩梢源┩溉魏螙|西，而不與其發(fā)生反應(yīng)。位于日本神岡礦的KamLAND實(shí)驗(yàn)裝置于2005年首次探測(cè)到了反中微子可能存在的跡象。

反中微子由地殼和地幔內(nèi)部鈾、釷和鉀的放射性衰變形成。研究人員希望能夠通過研究反中微子，更多地了解衰變?cè)厝绾卧诘乇硐路e聚熱量以及這些元素如何影響地幔里的對(duì)流活動(dòng)等。截止2013年，科學(xué)家還不太確定是這些放射性衰變控制著地幔層的熱量聚集活動(dòng)，還是這些衰變僅僅是為地幔中其他來源的熱量“錦上添花”。

在對(duì)流過程中，熱驅(qū)使很多炙熱的巖石從地球內(nèi)部上升到地表，對(duì)流會(huì)導(dǎo)致板塊結(jié)構(gòu)發(fā)生變化、大陸漂移、海床不斷擴(kuò)大，從而引起火山爆發(fā)和地震。

研究人員表示，最新研究的結(jié)果表明，地球內(nèi)部的輻射可能是地幔內(nèi)部熱量的一個(gè)重要來源。2

實(shí)例在發(fā)現(xiàn)反中微子的實(shí)驗(yàn)中，發(fā)現(xiàn)反中微子的尼龍球被包裹在一個(gè)更大的不銹鋼球里，不銹鋼球中布置有一排排超靈敏光電探測(cè)器，這些探測(cè)器都指向尼龍球內(nèi)部。尼龍球和不銹鋼球被放置在另一個(gè)直徑約為13.7米的鋼球中，鋼球里還盛有2400噸純度很高的水。整個(gè)實(shí)驗(yàn)裝置被埋在意大利巨峰山下距離地面1.6公里處，確保實(shí)驗(yàn)只能探測(cè)到中微子和反中微子，該裝置于2009年12月份開始啟動(dòng)運(yùn)行。

參與尋找中微子的美國普林斯頓大學(xué)物理學(xué)家弗蘭克·克拉普萊斯表示，實(shí)驗(yàn)結(jié)果非常重要，不僅證實(shí)探測(cè)到了反中微子，而且提供了研究地球內(nèi)部的新工具。