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物理学家为什么要寻找最奇怪的幽灵粒子

在每一天的每一秒,你都会受到数万亿次亚原子粒子的轰击,从太空深处倾泻而下。它们以宇宙飓风的力量吹穿你,以接近光速的速度冲进来。它们从天而降,日夜不停。它们像很多黄油一样穿透地球磁场和我们的保护性大气。

,然而,你头顶的头发甚至没有褶皱。

怎么了这些微小的 ... 被称为中微子,一个由杰出的物理学家恩里科·费米于1934年创造的术语。这个词对于“小中立者”来说是含糊的意大利语,他们的存在被假设来解释一个非常奇怪的核反应。[物理学中最大的未解之谜]

有时元素感到有点…不稳定。如果它们被单独放置太久,它们就会分裂并转化成其他的东西,周期表上稍微轻一点的东西。另外,一个小电子会弹出。但在20世纪20年代,对这些衰变的仔细细致的观察发现了微小的、细微的差异。这个过程开始时的总能量比出来的能量稍微大一点。数学不好。奇怪。

所以,一些物理学家用整个布料调制出了一种全新的粒子。带走失去的能量的东西。一些小东西,一些轻的东西,一些不收费的东西。可能会在探测器中悄悄溜走的东西。

一点,中性的。一个中微子“KdSPE”“KDSPs”又花了几十年的时间来证实它们的存在——这是多么狡猾、狡猾和狡猾。但是在1956年,中微子加入了越来越多的已知、测量、确认粒子的家族。

然后事情变得奇怪。

最喜欢的口味

随着μ子的发现而开始酝酿麻烦,巧合的是,就在中微子的想法开始流行的同时:1930年代,μ介子几乎和电子一模一样。同样的指控。同样的旋转。但它有一个关键的不同之处:它比它的兄弟电子重200倍以上,

μ子参与了它们自己的特殊反应,但不会持续太久。由于它们巨大的体积,它们非常不稳定,很快就会衰变成一簇簇更小的比特(这里的“快”是指在一两微秒之内)。

都很好,那为什么μ子会出现在中微子的故事中呢KDSPE“KDSPs”物理学家注意到衰变反应表明中微子的存在总是有电 ... 出,而不是介子。在其他反应中,介子会弹出,而不是电子。为了解释这些发现,他们推断中微子总是与衰变反应中的电子(而不是任何其他类型的中微子)匹配,而电子,μ子必须与尚未发现的中微子配对。。毕竟,电子友好型中微子无法解释μ子事件的观测结果。[古怪的物理学:自然界中最酷的小粒子]

于是狩猎继续进行。然后。然后。直到1962年物理学家才最终锁定了第二类中微子。它最初被称为“中微子”,但更为理性的人更倾向于称它为μ子中微子,因为它总是与μ子配对反应。

道的方式是

好的,所以两个中微子被证实。大自然还有更多的东西等着我们吗?1975,斯坦福直线加速器中心的研究人员勇敢地筛选了一系列单调的数据,以揭示一个更重的兄弟姐妹存在于灵活的电子和庞大的μ子上:笨重的tau,在电子质量的3500倍的时间内。那是个大颗粒!”所以问题立刻变成:如果有一个三粒子的家族,电子,μ介子陶…会不会有第三个中微子,和这个新发现的生物配对?”

也许,也许不是。也许只有两个中微子。也许有四个。可能17岁。自然界以前还没有完全达到我们的期望,所以没有理由现在就开始。“KdSPE”“KdSPs”跳过了许多可怕的细节,几十年来,物理学家说服自己使用各种实验和观测,认为第三中微子应该存在。但直到2000年,在千禧年的边缘,费米实验室的一个特别设计的实验(幽默地称为甜甜圈实验,直接观察努陶人,不,我不是编造的)终于有了足够的确凿证据来正确地宣称被发现了。

追逐鬼魂

那么,为什么我们这么在乎呢关于中微子?为什么从二战前到现代,我们追了70多年?为什么一代又一代的科学家对这些中立的小家伙如此着迷呢?”

的原因是中微子继续生活在我们的期望之外。很长一段时间,我们甚至不确定它们是否存在。很长一段时间以来,我们确信它们是完全没有质量的,直到实验令人恼火地发现它们一定有质量。究竟“多少”仍是一个现代问题。中微子有一个令人讨厌的习惯,就是在旅行中改变自己的性格。是的,当中微子飞行时,它可以在三种类型之间切换掩模。

甚至可能还有一个额外的中微子不参与任何通常的相互作用,也就是所谓的无菌中微子,物理学家们正在苦苦寻找。

换句话说,中微子不断挑战我们所知的一切物理学。如果我们在过去和未来都需要一件事,那就是一个很好的挑战。

8种方式你可以在现实生活中看到爱因斯坦的相对论关于暗物质图像的11个最大的未解之谜:在世界顶尖的物理实验室

里保罗M萨特是俄亥俄州立大学的天体物理学家,Ask的主持人一个太空人和太空无线电,也是《你在宇宙中的位置》的作者。

最初发表在《生命科学》杂志上。

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