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发现中微子第三种振荡

发布时间:2019-07-24 08:37:50   编辑:it技术学习网   阅读次数:

  前天,由俄罗斯富翁掷金千万、领衔资助的新一届“科学突破奖”在美颁出。中科院高能物理研究所所长王贻芳,作为大亚湾反应堆中微子实验项目的首席科学家,获得“基础物理学突破奖”,这也是中国科学家首获此奖。“突破奖”涉及生命科学、物理学、数学等多个项目,单项奖金高达300万美元,远超诺贝尔奖,堪称科学界“第一巨奖”。联合设奖的企业家还包括脸谱(Facebook)网站创始人夫妇,以及阿里巴巴集团马云夫妇等。

  今年刚获得诺贝尔物理学奖的“中微子”为何又拿下这一巨奖?与质子、电子等类似,中微子也是微观世界的一种基本粒子。它们伴随着热核反应产生,既能从太阳内部并通过阳光放射而出,也能从地球地心深处散发至地表。有意思的是,中微子并不带电,质量又极其微小,与普通物质的相互作用微弱之极,对物质世界几乎毫无影响。每秒钟,有上百万个太阳中微子自由地穿透每个人的身体,加之其它来源的中微子,一秒之内便有几万亿个穿过人体。于是,它们可以跨越洲际乃至星际完成“长途旅行”。

  日、加两国的2015届诺奖得主发现了“中微子振荡”。中微子会在空间飞行中“变性”,从一种类型转变成另一种类型,被称为“中微子振荡”。中微子振荡共有3种类型,前两种振荡模式即“太阳中微子之谜”和“大气中微子之谜”已被实验证实。由于第三种中微子振荡的相关实验长期未果,因此也有理论预言它根本不存在,振荡几率为零。然而,大亚湾见证了新的事实。

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  中科院高能所在十多年前就提出设想,利用我国大亚湾核反应堆群产生的大量中微子,来寻找中微子的第三种振荡,并提出了实验和探测器设计的总体方案,上海交大教授刘江来团队承建了关键性的刻度系统,并参与振荡几率测量。最终,这一由中国主导、美国等国科学家联合攻关的项目,以测量实证找到了最后一种中微子振荡,使人类认识到这种无时无刻、无处不在的基本粒子转换规律。

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  上海交大物理系特别研究员倪凯旋认为,在大亚湾观测到中微子家族的全部振荡方式,意味着掌握了其3种基本性质,有助于中微子未来应用,包括探测太阳、地球乃至星系内部结构,以及非常规通讯等。比如目前深水通讯主要靠声纳,但距离有限,而中微子可在水中无障碍长距离通行;同样,高能量的中微子也能无障碍抵达遥远的外太空,提供高效星际通讯,而不像其它电磁通讯信号那样会显著衰减。

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