日本超級神岡計劃啟動：五萬噸超純水尋中微子 _中微子

超級神岡探測器據英國《泰晤士報》報道，日本超級神岡探測器(Super-K)計劃是有史以來人類進行的最為復雜的科學試驗，這項計劃涉及到一個巨大的地下洞穴、5萬噸超純水和數千個非常輕巧的靈敏探測器，該計劃從24日開始進行。它的目標是捕獲中微子。盡管中微子是宇宙中最普遍的一種粒子，但是由于它的質量會在瞬間消失，又缺少電荷，幾乎無法跟任何普通物質發生反應，要想研究中微子非常困難。因此，與電子或夸克等其他基本粒子相比，人們對中微子的了解更少。如果一切進展順利，科學家將能利用日本的超級神岡探測器，首次探測到中微子的固有特性。這臺機器在24日首次成功發現中微子，在以后的研究中，它應該能更加精確地估算出中微子的質量，并確定控制這種粒子的行為的基本法則。科學技術設施研究理事會(Science & Technology Facilities Council, STFC)會長基斯?梅森(Keith Mason)教授說：“中微子極難發現，但是通過目前正在進行的這項試驗，我們很快就能對這種令人難以捉摸的粒子有更多了解，并弄明白它們在宇宙形成過程中所扮演的角色，從而改進我們的粒子物理學模型。”該理事會給超級神岡探測器計劃捐了1430萬英鎊。這個國際性計劃將向日本西海岸附近的超級神岡探測器發射最為猛烈的中微子束，這些中微子束是在日本東海岸大約295公里的地下生成的。中微子幾乎不跟任何物質相互作用，這意味著在傳輸過程中并不需要管道，中微子能毫不費力的以接近光速的速度穿過地球。中微子分為三種類型，它們分別是電子中微子(electron neutrino)、介子中微子(muon neutrino)、τ子(陶子)中微子(Tau neutrino )，它們跟人們更加熟悉的帶電粒子電子、μ介子和tau相對應。最近科學家發現中微子的一個奇怪特性，它在太空中穿行時，能有規律地從一種類型轉變成另一種類型，這一結果被稱作“中微子振蕩(neutrino oscillations)” 。不過科學家目前還不清楚中微子怎樣以及為什么能實現這種轉變。科學家希望通過向超級神岡探測器發射一束強烈的介子中微子束，測量它們中有多少轉變成其他電子中微子，可以更好地了解這種粒子的性質。每秒從這個探測器穿過的數萬億顆中微子中，只有為數不多的一些會被該探測器捕捉到。而且只有當電子中微子與水里的氫原子核發生反應，轉變成電子時，科學家才能發現它。這種電子在真空的速度大約是光速的99.999%，在水中的傳播速度比光速更快，它的速度變慢時，會發射出藍光。地下洞穴周圍安裝的數千個電燈泡形狀的傳感器，能夠捕捉到這些光。超級神岡探測器大約有1公里深，位于神?莊 (Kamioka)一個廢棄的礦井里。它由一個盛著5萬噸超純水的圓柱形不銹鋼罐組成。這個容器里面對面安裝了1.1萬多個光電倍增管，用來收集大罐發射的藍光。歐洲粒子物理研究所的大型強子對撞機進行一年多的撞擊試驗獲得第一批結果被公布幾個小時后，超級神岡探測器發現了第一批中微子。倫敦大學帝國理工學院的戴夫?瓦克(Dave Wark)教授是這項計劃的發言人，他說：“這是很多人不懈努力的結果，我認為有理由慶祝一番。”