中微子无处不贰贰在，很是神奇，被称为宇宙的“隐形人”。每秒钟就有上万亿的中微子颠末我们的身体，但是我们却毫无察觉，其实每时每刻也有无数的中微子穿越地球，然而地球在它们面前却似乎空无一物，它们险些可以不贰贰受拦截地一越而过…中微子无处不贰贰在，为什么我们看不贰贰见它呢？

出品："SELF格致论道讲坛"公家号（ID：SELFtalks）

以下内容为中国科学院高能物理研究所占亮演讲实录：

神奇的中微子

中微子无处不贰贰在，很是神奇，被称为宇宙的“隐形人”。中微子到底有多神奇呢？我们之所以能看到太阳，是因为太阳发射的光传到我们的眼睛里，所以我们看见了太阳。

但是你不贰贰知道的是，每秒有上亿其中微子也穿过你的眼睛。更为神奇的是，纵然你把眼睛闭上，看不贰贰见光了，但是中微子依然会穿过你的眼睛。你根柢无法拦截中微子。

说到中微子，先从一位传奇的物理学家说起，20世纪初最天才的物理学家之一，沃尔夫冈·泡利。他很是有本性，别人提出一个理论，他认为有问题就会赶紧攻讦。更希罕的是，大家发明泡利的攻讦总是对的。

概略20岁的时候，泡利去听台甫鼎鼎的爱因斯坦的演讲，在演讲现场，他向爱因斯坦提出一些很锋利的问题。据说爱因斯坦以后做演讲的时候，都要先看看泡利在不贰贰在场。

这是1927年召开的索尔维学术聚会会议上的照片，集结了世界上最伶俐的大脑，共29人，此中有17人都是诺贝尔奖得主。泡利身处此中，他其时很是年轻，只有27岁。

泡利跟中微子有什么干系呢？能量守恒定律报告我们，能量不贰贰能够凭空孕育产生，也不贰贰会无端消掉。20世纪初，有一些科学家在研究原子核衰变的时候，发明能量少了一部分，是不贰贰是能量不贰贰守恒？

泡利提出一个很是斗胆的假设，在原子核的衰变历程中，释放出来一个我们看不贰贰见的粒子，这个粒子带走了部分能量，这个粒子很是小，很是轻，并且不贰贰带电，是中性的。

泡利把这个粒子叫中微子，他说正是由于中微子带走一部分能量，所以我们看到的能量就是少了，假如把中微子的能量算进去，能量照旧守恒的。

能量到底守不贰贰守恒，泡利的假设到底正不贰贰正确呢？在之后的几十年，许多科学家就去寻找中微子，验证泡利的假设到底对不贰贰合错误。末了证实，泡利照旧对的。

在寻找中微子的科学家傍边，有一位中国科学家王淦昌，也是我国的两弹功臣。1941年，王淦昌就提出了间接探测中微子的要领。他其时是浙江大学的传授，也是我们熟知的诺贝尔奖得主李政道的老师。

他固然提出这个要领，但是受其时的条件限制，就没有做尝试。海外有一位科学家在1942年做了这个尝试，平山新闻网，间接证实了中微子是存在的。

从科学尝试的角度来说，一个对象假如存在，就必需要能直接探测到，间接探测不贰贰是直接的证据。因此必需用探测器探测中微子的存在，人的眼睛是没步伐看到中微子的。

怎样才华看到中微子呢？因为中微子的穿透力很是强，穿过人的身体时毫无知觉，那么就需要很是强的中微子源，释放出大量的中微子，固然不贰贰能看到每一其中微子，但是只需要看到这么多中微子中的几个，就能证实它的存在。

很强的中微子源有哪些呢？原子弹就是很强的中微子源，有些科学家想操作原子弹爆炸来探测中微子，这确实太危险了。

一九五几年的时候，人们造出了回响堆，它很安适，可以连续地释放中微子。科学家莱因斯和科万在回响堆旁边造了一台一吨重的探测器去探测中微子。

1956年，他们终于探测到了回响堆发出来的中微子，确认了中微子存在的信号。他们把这个好动静报告了泡利。

泡利在复书中说：感谢奉告，任何工作都青睐分明等级候的人。只是这一等级候长达26年，从1930年提出假说，到1956年才获得证明，泡利从当初年轻的小伙也酿成利剑叟了。

但是泡利还算是对照幸运了，莱因斯和科万1956年做了尝试，1995年只有莱因斯得到诺贝尔奖，不贰贰幸的是，科万已经归天21年了。

我们此刻知道中微子是无处不贰贰在的，每秒钟就有数万亿其中微子穿过大家的身体。

其实中微子另有其他的一些源，比如太阳、地球、宇宙大爆炸、恒星大爆炸、大气层、回响堆、加速器。甚至人的身体也是一其中微子源。人的身体每秒钟会释放出约莫3亿其中微子，虽然这跟人的体重有关。

中微子无处不贰贰在，为什么我们看不贰贰见它呢？因为中微子可以很容易地穿过人体，固然每秒钟有上万亿其中微子穿过人体，但是很安适。不贰贰仅人如此，地球在中微子面前也是透明的，中微子能直接穿过地球。

发明中微子之后，科学家担任研究，发明不贰贰止存在一种中微子，2000年的时候，科学家发明了第三种中微子，颠末70年，三种中微子都被发明了。

中微子凭据不贰贰同的标准，可以分成三类：凭据质量巨细分，可以分成中微子1、2、3；凭据“味道”来分，可以分成e中微子，μ中微子，τ中微子。

这有点像给苹果分类，凭据颜色分，可以分为赤色、青色、黄色的苹果；凭据味道分，可以分为酸的、甜的、涩的苹果。中微子与此类似。

三代中微子全部找到，探索之旅还未结束

科学家在探索中微子的历程中，发明一些很奇异的现象。戴维斯在一个深达1500米的矿井里，寻找太阳发射过来的中微子。

他在1968年就看到了太阳中微子，但是令人迷惑不贰贰解的是，太阳中微子的数目不贰贰合错误，跟猜度的对比，只剩下了1/3，有2/3的太阳中微子不贰贰知道去哪儿了，他就担任找，一直做尝试，做了20多年的尝试。

这个现象一直困扰了科学家好几十年。有一些科学家就提出来一种理论，中微子会产生振荡，是什么意思呢？

前面说的三种中微子，一种中微子是太阳发出的电子中微子，流传到地球的历程中，酿成了此外两种中微子。戴维斯的尝试只能看到电子中微子，所以电子中微子就少了。

以图中的一群马做例子，马跑的历程中，一些马酿成了羊，一些马酿成了牛，这是很奇妙的现象。这个现象到底是不贰贰是真的，需要做尝试来验证。

日本的超级神冈尝试和加拿大的SNO尝试，分袂探测了大气中微子振荡和太阳中微子振荡，尝试中不雅察看到电子中微子消掉的现象，更主要的是还发明了此外两种新的中微子孕育产生。

假如把三种中微子全部加起来，发明个数正好不久不多不贰贰少，跟本来的一模一样。尝试证明了中微子振荡现象，这一发明得到了2015年的诺贝尔奖。

科学家通过尝试不雅察看到了太阳中微子振荡和大气中微子振荡，那么会不贰贰会有第三种中微子振荡呢？这涉登科到了基本物理学里面的主要参数之一，是发明正反物质不贰贰合错误称之谜的一把钥匙。

按照大爆炸理论，宇宙最最先爆炸时就孕育产生同样多的正物质和反物质，每一个粒子都有与之对应的反粒子。

此刻并没有发明反物质世界的存在，会不贰贰会是没找到，反物质世界在某一天俄然呈现，把宇宙给扑灭了呢？这是一个很奇妙的现象，寻找第三种中微子振荡就可以注释这种现象。

其时世界上提出8个尝试方案去寻找第三种中微子振荡，通过竞争对照之后，终极只有3个尝试方案执行了，此中包孕中国的大亚湾中微子尝试。

大亚湾中微子尝试在国际上是领先的，有本身得天独厚的优势，比如它位于广东省深圳市大亚湾核电站周围围，那里另有岭澳核电站，一共有6个回响堆，回响堆加起来的功率很是大，能够释放的中微子数目也很是多。

此外，它周围围有一座山，可以把尝试室建到山的下面，挖一个地道进去，在那里做尝试很便利，开着车直接就进去了。大家假如有时机可以去参不雅观一下大亚湾尝试室，大亚湾尝试室此刻每星期城市接受一批参不雅观圈外人。

世界上其他的尝试圈外人就没有那么幸运了，他们周围围没有山，做这个尝试只能挖一口很深的井，把探测器放到地下，想去参不雅观就没那么等闲了。

大亚湾尝试室也浮现了我国科学家的程度，设计建造的探测器精度是国际上最高的。因为大亚湾尝试室这一系列的优点，美国人也放弃了在他们本身国家做尝试的方案，带着钱和人插手到大亚湾的尝试，和我们一起相助做尝试。

这是大亚湾尝试探测器的照片，照片中有几个钢桶，这些钢桶就是中微子探测器，它们有几十吨重，放在一个水池里面。

为什么要把探测器放在水里面呢？中微子探测器对情况的要求很是高，不贰贰能有尘埃，不贰贰能和空气直接接触，所以只能放在水里面。这些水能够拦截比如墙壁、天花板释放出来的、看不贰贰见的放射性射线，这些射线会滋扰中微子的信号。

大家可能很好奇，中微子探测器的内部是什么样的，这张照片有些魔幻，中央透明的部分是有机玻璃罐，这里面放着一些会发光的液体，傍边微子打到这些液体里面，会发光，这些光会被周围围灯泡状的对象接收到，从而捕捉到中微子信号。

大亚湾探测器建成的第一天做尝试，就探测到几百其中微子信号，跟几十年前寻找中微子对比，大亚湾探测器要先进得多。

所以应该感谢感动我们国家的经济程度、科学技能程度的进步，让我们能够建造更强盛的探测器。同时，我们也不贰贰应该混蛋记几十年前那些寻找中微子的先驱们，正是他们迈出了科学的第一步，我们才华有后头的成就，所谓“不贰贰积跬步，无以至千里”。

大亚湾尝试室用55天得到的尝试数据，就寻找到多量的中微子，并且确认了第三种中微子振荡的信号，这是中国初度测得基本物理学参数，也是中国对基本物理学最大的孝敬。

这项成绩在2016年得到了基本物理学打破奖，这个奖是科学界的“第一巨奖”，被誉为科学界的“奥斯卡奖”。

大亚湾尝试发明了第三种中微子振荡，是不贰贰是所有问题都解决了呢？并不贰贰是，中微子另有许多未解之谜，比如中微子是否为本身的反粒子？会不贰贰会被本身湮没？中微子的质量挨次序顺序序，三种中微子的质量谁大谁小？

国际上有一些尝试方案试图来解决这个问题，日本、美国的一些尝试室有先进的加速器技能，他们用加速器孕育产生的中微子来研究其质量挨次序顺序序。

我们有大亚湾尝试室，在回响堆中微子尝试上堆集了许多经验，我们又提出了江门中微子尝试，来研究中微子的质量挨次序顺序序。

此次序顺序序国际上没有同类尝试跟我们竞争，其他回响堆中微子尝试科学家颠末评价以后，认为我们的尝试更好，就带着钱和人都参与到了我们的尝试里面。

从图中可以看到江门中微子尝试探测器的环境，右边是一个直径40米的大圆球，有十几层楼那么高，里面装有2万吨的液闪，左边是大亚湾探测器，从图中对最近看，大亚湾探测器显得很小，里面只有40吨的液闪。

江门中微子尝试参与圈外人中，有一半都是中国人，此外一半是外国人，相助单位很是多，海表里一共有77家研究单位。

江门中微子探测器目前还没建成，右边是一张仿照设计的照片，可以看到探测器里面是一个很是大的圆球，里面有许多灯泡状的对象，就是光电倍增管，左边是两根光电倍增管的实物图，这是焦点器件，可以探测光，确认中微子的存在。

光电倍增管几十年来只有日本滨松公司能够制造，这家公司一直处于垄断职位地方，我们做大亚湾尝试的时候，一个探测器要用192根光电倍增管，全部买的这家公司的产品。

我们此刻做江门中微子探测器，里面有将近2万根光电倍增管，一根光电倍增管要几万元，假如全部买滨松公司的产品，约莫要10亿元，价格实在太高了。

江门中微子尝试里面的一些科学家就与中国的企业相助，一起联合攻关，研制光电倍增管。颠末无数次序顺序序掉败，终于告成研制了这个产品，我国出产的光电倍增管已经进入了国际市场，产品打算要卖到日本。

我们仿照还是买了少量滨松公司的光电倍增管，跟我们本身出产的光电倍增管，各有优势，形成互补，但是这时候我们买他们的光电倍增管，跟之前对比就自制许多了。

从未来看中微子与糊口的干系

我这里讲的都是科研中的中微子，它跟我们的实际糊口有什么干系呢？这是一个很难答复的问题。实事求是地说，中微子此刻跟我们的糊口没有太大的干系。

我之前讲到科学家们最先研究核衰变的时候发明了中微子，他们其时研究核衰变也不贰贰知道在糊口中该怎么用，但是几十年后，科学家操作核物理常识造出了原子弹、回响堆，给人们的糊口带来巨大转变。

此刻我们研究中微子有什么感化呢？可能十几年、几十年后会知道。这取决于我们对中微子研究的深入水平。

后头我讲一些脑洞大开的想法，用中微子可以做什么，但是这些想法也许行得通，也许行不贰贰通，到底能不贰贰能行，照旧要看我们对中微子的常识了解有几何。

用中微子监测核回响堆。造原子弹需要的原料可以在回响堆里制造。

假如世界上有一些国家或圈外人恐怖分子偷偷造回响堆怎样才华发明呢？假如他们在地面上造了一个回响堆，可以用卫星拍高清照片。

假如他们在山洞里面偷偷地造原子弹，卫星也拍不贰贰到，怎么办？这时候中微子就可以阐扬感化了。在中微子面前，地球相称于透明的。

不贰贰管你在地球哪一个角落造违规的回响堆，释放的中微子都毫无保存地通报给我们的探测器。

中微子通信。2012年，美国有一些科学家做了一个尝试，操作中微子穿过340米厚的岩石通报信息。但是信息量很是少，只有一个单词neutrino，用了142分钟，传输速度很是很是慢，但是这究竟迈出了人类的第一步。

此外，中微子通信可以解决常用手段无法解决的问题，比如中微子的穿透能力出格强，可以实现星际间的通信。

假如有人能糊口在地心的话，甚至可以实现从地表到地心的通信。虽然这种情形只能在科幻小说中呈现，刘慈欣的科幻小说中，就描写了这种环境。

另有海平面与海底的通信，海底的潜艇可以通过中微子与海面进行通信，因为海水无法拦截中微子。

中微子还可以给地球做扫描。地球对付中微子来说是透明的，中微子穿过地球时，就可以扫描地球的内部布局。

想要知道地球的内部布局，此刻常用的手段是挖一个很深的井，去里面取岩石样品。但是我们此刻挖的井，最深也就一万多米，对付地球几千千米的半径来说就是九沧海一粟，因此对地球内部没有直接的探测手段。

用中微子就可以扫描地球内部的布局，类似于给人体做CT扫描。人体CT扫描给与X射线，但是X射线也只能穿过人体那么厚的对象；中微子能穿过整个地球。

此外地球自己会孕育产生中微子，地球内部发射的中微子就携带了物质组成的一些信息，它可以直接穿过地球，传到地表，被探测器探测到，这时候我们就能够了解地球内部的身分。

总结一下，科学家发明核衰变仿佛能量不贰贰守恒，末了提出并证明了中微子的存在。科学家又发明太阳中微子消掉了，随后发明中微子振荡现象。

所以，科学家发明一些很难理解的问题，凡是是科学常识的打破口，辅佐人们寻找、发明新的科学常识。

中微子此刻另有一些未知之谜，科学家们研究它又会有什么新的科学发明呢？这些科学发此刻几十年后对我们的糊口会孕育产生怎样的影响？让我们拭目以待，感谢大家！

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