3 宇宙间的隐者
中微子
中微子个头小,不带电,质量也几乎为0,却能自由穿过地球,几乎不与任何物质发生作用,它号称宇宙间的隐者。科学家观测它颇费周折,从预言它的存在到发现它,用了很多年的时间。
不可捉摸的过客
在微观世界中,中微子一直是一个无所不在而又不可捉摸的隐者。产生中微子的途径有很多,如恒星内部的核反应、超新星的爆发、宇宙射线与地球大气层的撞击,以至于地球上岩石等各种物质的衰变等。但是它与物质的相互作用极弱,以致人们至今对它的认识还很肤浅,就连它有无质量也还没有搞清楚。
1930年,奥地利物理学家泡利提出了一个假说,认为在β衰变过程中,除了电子之外,同时还有一种静止质量为零、电中性,与光子有所不同的新粒子放射出去,带走了另一部分能量。这种粒子与物质的相互作用极弱,以至仪器很难探测得到。这种粒子后来被命名为“中微子”。
但是,在泡利提出中微子假说后,又经过很多年,才由美国物理学家弗雷德里克·莱因斯第一次捕捉到了中微子,而他也因此获得1995年诺贝尔物理学奖。
决定宇宙的质量
原生的中微子在宇宙大爆炸时产生,现在成为温度很低的宇宙背景中微子。单个中微子的质量虽然微不足道,但在整个宇宙中,中微子的数量却极其巨大,平均每立方厘米有300个,密度与光子相仿,比其他所有粒子都要多出数十亿倍。虽然现代科学还没有办法确定它有无质量,但这一问题却关系着宇宙如何演变到今天的过程。如果中微子具有静止质量,其总质量将会非常惊人,联系我们前面所说的开放宇宙和闭合宇宙,中微子就决定着宇宙是膨胀还是收缩。
本书评论