获得诺贝尔奖的可爱的“神冈探测器”
基本粒子是难以用大小来描述的极微小粒子,但人类为了发现和寻找它们,建造了无数个巨大的实验装置。位于法国与瑞士国境线上的世界最大粒子加速器LHC的周长达27千米。
与这个世界巨人相比,位于崎阜县神冈矿山地下的“神冈探测器”的规模可以称得上是小得可爱了。其本体是直径15.6米,高16米的容器,能装3000吨水。
但这个可爱的神冈探测器及其扩大版——“超级神冈探测器”在2017年获得了两个诺贝尔物理学奖,是非常先进的基本粒子实验装置(超级神冈探测器的储水器容量为5万吨,更为大型)。
神冈探测器以独特的手段探索基本粒子的物理领域,共有1000个光检测器在静静地等待着存放在黑暗地下的水发光的那一刻。
水是氧气和氢气的化合物。一个水分子由一个氧原子和两个氢原子构成,而原子是由质子、电子和中子这些粒子汇集而成。因此,3000吨水约含1033个质子、电子和中子。这是极其庞大的数字了。
如此庞大数字的粒子之中,如果有某一个发生了某种变异的话,由于基本粒子的变异大多都是会发射出光,所以1000个光检测器就能感知它所放出的光。通过检测器给出的信号,我们能了解该粒子的种类、能量和速度,从而(在一定概率上)得知这究竟是人类已经了解的基本粒子反应,还是第一次发现的特殊反应。
这个利用储水器与光检测器的简单装置就是可爱的神冈探测器(以及超级神冈探测器)。
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