什么是中微子?
中微子(Neutrino)是一种基本粒子,属于轻子家族。它不带电荷,质量极小(接近但不为零),且只通过弱相互作用和引力与其他物质发生作用,因此极难被探测到。
每秒钟有数以万亿计的中微子穿过你的身体,而你毫无察觉——它们来自太阳、超新星爆发、宇宙射线,甚至地球内部的放射性衰变。
中微子的特性
- 电中性:不带电荷,不受电磁力影响。
- 极小质量:质量小于电子的百万分之一。
- 三种“味”:电子中微子(νₑ)、μ中微子(ν_μ)、τ中微子(ν_τ)。
- 中微子振荡:在传播过程中可在三种“味”之间转换,这一现象证明中微子具有质量。
有趣事实:1956年,克莱德·科温(Clyde Cowan)和弗雷德里克·莱因斯(Frederick Reines)首次在实验中探测到中微子。莱因斯因此获得1995年诺贝尔物理学奖。
中微子的来源
中微子广泛存在于宇宙中,主要来源包括:
- 太阳:核聚变反应产生大量电子中微子。
- 超新星:恒星死亡时释放巨量中微子(如1987A超新星事件)。
- 地球大气:宇宙射线撞击大气分子产生中微子。
- 核反应堆与加速器:人工产生用于实验研究。
为什么研究中微子?
中微子是探索宇宙和物质基本规律的关键窗口:
- 帮助理解太阳内部结构(“太阳中微子问题”曾推动粒子物理发展)。
- 揭示超出标准模型的新物理(如中微子质量起源)。
- 作为宇宙信使,携带高能天体事件信息(中微子天文学)。
- 可能解释宇宙中物质-反物质不对称之谜。