第五百一十二章 发现

　　接下来的一个月时间，庞学林把自己关在中国科学院高能物理研究所的专家楼里，研究起这个世界基础物理学以及从《鲸歌》世界带出来的中微子理论方面的论文。

　　这一看，收获不小。

　　在《地球大炮》世界，中微子科技应用最多的领域是中微子通讯。

　　在《鲸歌》世界，中微子科技应用最广泛的反而是探测领域，科学家们用中微子探测仪探测处于各种夹层中的毒品。

　　从原理上说，两者都是用高能质子加速器来加速质子，以获得几千亿电子伏特的高能的电子束。然后用它来轰击靶子，从而产生不稳定的粒子。

　　这些粒子通过不断的变化，最后形成中微子和其他粒子，然后让它们通过厚钢板，把带电的粒子筛掉，就得到了不带电的中微子束。

　　中微子通讯就是让这些中微子穿越水，那时候水会发出蓝色的光，用光电倍增器接受，就能获得信息。

　　中微子探测就是通过中微子穿过不同介质所辐射出的不同光电信号，来确定不同介质的组成成分。

　　两者在根本原理上没有大的差别。

　　但是庞学林却发现，《鲸歌》世界的粒子物理的研究，比起《地球大炮》世界，多了一种中微子，那就是重中微子。

　　众所周知，中微子与电子、μ子以及τ子同属轻子，宇宙中微子的产生有几种方式。一种是原生的，在宇宙大爆炸产生，现在为温度很低的宇宙背景中微子。

　　第二种是超新星爆发巨型天体活动中，在引力坍缩过程中，由质子和电子合并成中子过程中产生出来的，SN1987A中微子就是这一类。

　　第三种是在太阳这一类恒星上，通过轻核反应产生的十几MeV以下的中微子。

　　第四种是高能宇宙线粒子射到大气层，与其中的原子核发生核反应，产生π、K介子，这些介子再衰变产生中微子，这种中微子叫“大气中微子”。

　　五是宇宙线中高能质子与宇宙微波背景辐射的光子碰撞产生π介子，这个过程叫“光致π介子”，π介子衰变产生高能中微子，这种中微子能量极高。

　　第六种是宇宙线高能质子打在星体云或星际介质的原子核上产生核反应生成的介子衰变为中微子，特别在一些中子星、脉冲星等星体上可以产生这种中微子。

　　第七种是地球上的物质自发或诱发裂变产物β衰变产生的中微子，这类中微子是很少的。

　　虽然产生方式不同，但通过对Z玻色子的观测，科学家们发现中微子有三种“味”：电中微子（νe）、μ中微子（νμ）以及τ中微子（ντ）。

　　每种味的中微子都相应存在一种同样电中性且自旋量子数为½的反中微子。

　　在标准模型中，中微子的产生过程遵循轻子数守恒定律。

　　由于中微子是电中性的，同时还是一种轻子，因此不参与强相互作用以及电磁相互作用，而只参与引力相互作用以及弱相互作用。

　　而弱相互作用作用距离非常短，引力相互作用在亚原子尺度下又是十分微弱的，因而中微子在穿过一般物质时不会受到太多阻碍，且难以检测。

　　目前中微子可以通过放射性衰变以及核反应等多种方式产生。

　　太阳内部时时刻刻都在发生着核反应，而超新星产生等过程也会伴随着剧烈的核反应，因而在宇宙射线中可以检测到中微子的存在。

　　地球附近所检测到的中微子大多来源于太阳。

　　事实上，地球面向太阳的区域每秒钟在每平方厘米上都会穿过大约650亿个来自太阳的中微子。

　　人们现在认识到中微子在飞行过程中会在不同味间振荡，比如β衰变中产生的电中微子可能在检测时会变为μ中微子或τ中微子。

　　这一现象表明中微子具有质量，且不同味的中微子的质量也是不同的。

　　依据现在宇宙学探测的数据，三种味的中微子质量之和小于电子质量的百万分之一。

　　进一步研究发现，具有确定质量的中微子（即质量本征态）m1、m2、m3，它们与味道本征态——电中微子、μ中微子、τ中微子并不一一对应。

　　例如，具有确定质量的m1可以看成是由三种味道的中微子按某种比例组合而成，而具有确定味道的电子中微子也是由三种不同质量的中微子组合而成。

　　正是这种混合导致了中微子振荡。

　　三代中微子的振荡可由6个参数描述，包括二个质量平方差，三个混合角和一个CP破坏相角。

　　太阳中微子实验测得了m2^2-m1^2=7.5×10-5eV^2和混合角sin^2β12=0.86，大气中微子实验测得了|m3^2-m2^2|=2.4×10^-3eV^2和sin^2β23≈1。

　　现实世界中，由中科院院士王一芳主导的大亚湾反应堆中微子实验测得了最后一个混合角sin^2β13=0.09。

　　在《鲸歌》世界中，人类已经测出了中微子CP破坏相角的参数。同时也确定了m1，m2，m3谁更重的质量顺序（或质量等级）问题。

　　并且在此基础上，彻底搞清楚了电中微子、μ中微子以及τ中微子的性质。

　　但这里面就出现了一个问题，《鲸歌》世界的科学家们发现，按照测量出的结果，理论上应该还存在第四种中微子，他们将这种中微子命名为重中微子，又被称作是惰性中微子。

　　现有条件下，对于中微子种类数最好的测定结果来源于对Z玻色子衰变的观测。

　　这种粒子衰变会产生各种类型的轻中微子及它们对应的反中微子。而产生的轻中微子种类越多，Z玻色子寿命对应也就越短。

　　但是惰性中微子存在与否却并不能通过观测Z玻色子衰变确定。

　　由微波各向异性探测器得到的对于宇宙微波背景辐射的观测数据同时兼容于三种或四种中微子的情况。

　　……

　　重中微子！

　　庞学林在稿纸上写下这四个大字，然后将其圈出。

　　不管是在《鲸歌》世界，还是在《地球大炮》世界人类都没能在实验中观测到重中微子的存在。

　　庞学林隐隐感觉到，想要完成新一代地层中微子CT探测仪器的研发，这个重中微子恐怕是关键所在。

　　可问题是，该怎么找到论文中所描述的重中微子呢？