第五百一十二章 發現

　　接下來的一個月時間，龐學林把自己關在中國科學院高能物理研究所的專家樓里，研究起這個世界基礎物理學以及從《鯨歌》世界帶出來的中微子理論方面的論文。

　　這一看，收獲不小。

　　在《地球大炮》世界，中微子科技應用最多的領域是中微子通訊。

　　在《鯨歌》世界，中微子科技應用最廣泛的反而是探測領域，科學家們用中微子探測儀探測處于各種夾層中的毒品。

　　從原理上說，兩者都是用高能質子加速器來加速質子，以獲得幾千億電子伏特的高能的電子束。然后用它來轟擊靶子，從而產生不穩定的粒子。

　　這些粒子通過不斷的變化，最后形成中微子和其他粒子，然后讓它們通過厚鋼板，把帶電的粒子篩掉，就得到了不帶電的中微子束。

　　中微子通訊就是讓這些中微子穿越水，那時候水會發出藍色的光，用光電倍增器接受，就能獲得信息。

　　中微子探測就是通過中微子穿過不同介質所輻射出的不同光電信號，來確定不同介質的組成成分。

　　兩者在根本原理上沒有大的差別。

　　但是龐學林卻發現，《鯨歌》世界的粒子物理的研究，比起《地球大炮》世界，多了一種中微子，那就是重中微子。

　　眾所周知，中微子與電子、μ子以及τ子同屬輕子，宇宙中微子的產生有幾種方式。一種是原生的，在宇宙大爆炸產生，現在為溫度很低的宇宙背景中微子。

　　第二種是超新星爆發巨型天體活動中，在引力坍縮過程中，由質子和電子合并成中子過程中產生出來的，SN1987A中微子就是這一類。

　　第三種是在太陽這一類恒星上，通過輕核反應產生的十幾MeV以下的中微子。

　　第四種是高能宇宙線粒子射到大氣層，與其中的原子核發生核反應，產生π、K介子，這些介子再衰變產生中微子，這種中微子叫“大氣中微子”。

　　五是宇宙線中高能質子與宇宙微波背景輻射的光子碰撞產生π介子，這個過程叫“光致π介子”，π介子衰變產生高能中微子，這種中微子能量極高。

　　第六種是宇宙線高能質子打在星體云或星際介質的原子核上產生核反應生成的介子衰變為中微子，特別在一些中子星、脈沖星等星體上可以產生這種中微子。

　　第七種是地球上的物質自發或誘發裂變產物β衰變產生的中微子，這類中微子是很少的。

　　雖然產生方式不同，但通過對Z玻色子的觀測，科學家們發現中微子有三種“味”：電中微子（νe）、μ中微子（νμ）以及τ中微子（ντ）。

　　每種味的中微子都相應存在一種同樣電中性且自旋量子數為½的反中微子。

　　在標準模型中，中微子的產生過程遵循輕子數守恒定律。

　　由于中微子是電中性的，同時還是一種輕子，因此不參與強相互作用以及電磁相互作用，而只參與引力相互作用以及弱相互作用。

　　而弱相互作用作用距離非常短，引力相互作用在亞原子尺度下又是十分微弱的，因而中微子在穿過一般物質時不會受到太多阻礙，且難以檢測。

　　目前中微子可以通過放射性衰變以及核反應等多種方式產生。

　　太陽內部時時刻刻都在發生著核反應，而超新星產生等過程也會伴隨著劇烈的核反應，因而在宇宙射線中可以檢測到中微子的存在。

　　地球附近所檢測到的中微子大多來源于太陽。

　　事實上，地球面向太陽的區域每秒鐘在每平方厘米上都會穿過大約650億個來自太陽的中微子。

　　人們現在認識到中微子在飛行過程中會在不同味間振蕩，比如β衰變中產生的電中微子可能在檢測時會變為μ中微子或τ中微子。

　　這一現象表明中微子具有質量，且不同味的中微子的質量也是不同的。

　　依據現在宇宙學探測的數據，三種味的中微子質量之和小于電子質量的百萬分之一。

　　進一步研究發現，具有確定質量的中微子（即質量本征態）m1、m2、m3，它們與味道本征態——電中微子、μ中微子、τ中微子并不一一對應。

　　例如，具有確定質量的m1可以看成是由三種味道的中微子按某種比例組合而成，而具有確定味道的電子中微子也是由三種不同質量的中微子組合而成。

　　正是這種混合導致了中微子振蕩。

　　三代中微子的振蕩可由6個參數描述，包括二個質量平方差，三個混合角和一個CP破壞相角。

　　太陽中微子實驗測得了m22m127.5×105eV2和混合角sin2β120.86，大氣中微子實驗測得了m32m222.4×103eV2和sin2β23≈1。

　　現實世界中，由中科院院士王一芳主導的大亞灣反應堆中微子實驗測得了最后一個混合角sin2β130.09。

　　在《鯨歌》世界中，人類已經測出了中微子CP破壞相角的參數。同時也確定了m1，m2，m3誰更重的質量順序（或質量等級）問題。

　　并且在此基礎上，徹底搞清楚了電中微子、μ中微子以及τ中微子的性質。

　　但這里面就出現了一個問題，《鯨歌》世界的科學家們發現，按照測量出的結果，理論上應該還存在第四種中微子，他們將這種中微子命名為重中微子，又被稱作是惰性中微子。

　　現有條件下，對于中微子種類數最好的測定結果來源于對Z玻色子衰變的觀測。

　　這種粒子衰變會產生各種類型的輕中微子及它們對應的反中微子。而產生的輕中微子種類越多，Z玻色子壽命對應也就越短。

　　但是惰性中微子存在與否卻并不能通過觀測Z玻色子衰變確定。

　　由微波各向異性探測器得到的對于宇宙微波背景輻射的觀測數據同時兼容于三種或四種中微子的情況。

　　重中微子！

　　龐學林在稿紙上寫下這四個大字，然后將其圈出。

　　不管是在《鯨歌》世界，還是在《地球大炮》世界人類都沒能在實驗中觀測到重中微子的存在。

　　龐學林隱隱感覺到，想要完成新一代地層中微子CT探測儀器的研發，這個重中微子恐怕是關鍵所在。

　　可問題是，該怎么找到論文中所描述的重中微子呢？