中微子,一個電中性的粒子、一個靜止質量幾乎為零的粒子、一個幾乎不與其它粒子產生作用的粒子。它的是那麼的神秘,它來自何方?又要到哪裡去?
1930
年奧地利物理學家泡利提出一個假說,來假設一種電中性質量為零與光子不同的粒子,這是人類中微子第一次走進人類的視野
直到
1956
年才由美國人萊因斯和柯萬在實驗中直接觀測到中微子。中微子一共分三種電子中微子、μ中微子、τ中微子。我們經常聽到中微子傳奇故事莫過於每秒鐘透過我們眼睛的中微子數以億計,今天小編透過資料更直觀的讓大家欣賞中微子的絢麗身姿。
先說幾個需要用到的基本資料,
1。
日地距離(天文單位)
1。5
億公里
=1。5*10
^8
千米
=1。5*10^11
米(人體的尺寸)
=1。5*10^13
釐米(眼睛的尺寸)
=1。5*10^20
奈米(原子的尺寸)
=1。5*10^26
飛米(原子核大小)
。
2。
球面積公式
s=4
π
r^2
。
3。SN1987A
距離地球大約
16
萬光年(此超新星爆發地球上各大中微子實驗室均觀測到
1-5
箇中微子與純水發生了碰撞。
4。
太陽每秒產生
10^38
箇中微子。
現在我們用資料直觀的來看,從太陽發射的中微子每
秒鐘到達人體的數量是
10^38/
4
π
r^2=
10^38/
4
π
1。5*10^11^2=
3。53678
*10^
1
3
個,也就是
3536
萬億個。每秒鐘透過眼睛的數量是
10^38/4
π
r^2=10^38/4
π
1。5*10^13^2=
3。53678
*10^9
個,也就是
353
億個驚歎吧。每秒這麼多的中微子透過我們的身體為什麼我們沒有感覺到?難到只是因為中微子的電中性和中微子太小了嗎?其實除了以上這兩個原因外還有一個最重要的原因是原子內部太空曠了,
我們如下資料,每秒透過原子的中微子數量是
10^38/4
π
r^2=10^38/4
π
1。5*10^20^2=
3。53678
*10^-4
個也就是每秒有
3
。5
萬分之一箇中微子透過原子,數量級可是直線下降了,換句話說
每
3。5
萬個原子排列在一起才有一箇中微子透過,但是中微子會和它們發生作用嗎?因為中微子電中性,所以強相互作用及電磁力均被排除了,剩下只有萬有引力
和弱相互作用
即正面碰撞的作用。可是原子內部大部分是空曠的,電子的阻擋可以忽略不計,我們看原子核。每秒鐘透過原子核的中微子數量是
10^38/4
π
r^2=10^38/4
π
1。5*10^26^2=
3。53678
*10^-16
個
,也就是
353
億億分之一的機率會和原子核發生碰撞。這個機率比你雙色球中獎的機率還要小
10^9
倍。
SN1987A
超新星爆發,當時全球各中微子實驗室觀測
到
1-5
箇中微子,現在計算一下此超新星當時爆發的能量是太陽的多少倍。
16
萬光年換算成米是
1。51*10^20
,設實驗室超純水的直徑是
100
米,每秒透過實驗室的中微子數量是
10^38/4
π
r^2=10^38/4
π
1。51*10^18^2=
3。5
*10^-
2
個,假設純水有
5
萬噸,則有
1。7*10^32
個原子,
SN1987
至少是太陽的
1000
倍作用到原子核上的機率才能達到
5。8
個每秒
看了以上資料,
中微子是不是我們正在尋找的暗物質或者是量子糾纏的中間紐帶?帶著疑問讓我們去探索吧。