中微子選修課件

簡介中微子（意大利語：Neutrino，其字面上的意義為“微小的電中性粒子”，又譯作微中子），是輕子的一種，其自旋量子數(shù)為?，符號(hào)為希臘字母v。關(guān)于中微子中微子有三種：電中微子、μ中微子和τ中微子，分別對應(yīng)于相應(yīng)的輕子：電子、μ子和τ子。全部中微子都不帶電荷，不參與電磁相互作用和強(qiáng)相互作用，但參與弱相互作用。中微子沒有通常意義上的反粒子有試驗(yàn)表明，中微子的確有微小但并不為零的質(zhì)量。歷史1930年，奧地利物理學(xué)家泡利提出存在中微子的假設(shè)。1956年，柯溫（C.L.Cowan）和弗雷德里克·萊因斯利用核反應(yīng)堆產(chǎn)物的β衰變產(chǎn)生反中微子，觀測到了中微子誘發(fā)的反應(yīng)：Ve+p→n+e+這是第一次從試驗(yàn)上得到中微子存在的證據(jù)。歷史1968年，美國物理學(xué)家雷蒙德·戴維斯等人在美國南達(dá)科他州的Homestake地下金礦中建立了一個(gè)大型中微子探測器，探測發(fā)覺，來自太陽的中微子比理論預(yù)言削減了1/3，這就是太陽中微子問題。1998年6月5日，日本超級(jí)神岡探測器的科學(xué)家們宣布找到了中微子振蕩的證據(jù)，即中微子在不同“味”之間發(fā)生了轉(zhuǎn)換（電中微子和μ中微子間變換），這現(xiàn)象只在中微子的靜止質(zhì)量不為零時(shí)才會(huì)發(fā)生。然而這個(gè)試驗(yàn)只能測出不同“味”的中微子質(zhì)量之差，尚不能測得其確定質(zhì)量。關(guān)于中微子震蕩中微子振蕩尚未完全探討清晰，它不僅在微觀世界最基本的規(guī)律中起著重要作用，而且與宇宙的起源與演化有關(guān)，例如宇宙中物質(zhì)與反物質(zhì)的不對稱很有可能是由中微子造成。歷史1982年，日本科學(xué)家小柴昌俊在一個(gè)深達(dá)1000米的廢棄砷礦中領(lǐng)導(dǎo)建立了神岡探測器，最初目標(biāo)是探測質(zhì)子衰變，也可以利用中微子在水中產(chǎn)生的切連科夫輻射來探測中微子。1987年2月，在銀河系的鄰近星系大麥哲倫云中發(fā)生了超新星1987A的爆發(fā)。日本的神岡探測器和美國的Homestake探測器幾乎同時(shí)接收到了來自超新星1987A的19個(gè)中微子，這是人類首次探測到來自太陽系以外的中微子，在中微子天文學(xué)的歷史上具有劃時(shí)代的意義。歷史20世紀(jì)90年頭，神岡探測器經(jīng)過改造，名為超級(jí)神岡探測器，容量擴(kuò)大了十倍。1998年，超級(jí)神岡探測器首次發(fā)覺了中微子振蕩的精確證據(jù)，表明三種中微子是可以相互轉(zhuǎn)換的，為解決太陽中微子問題指明白道路。2001年，加拿大的薩德伯里中微子天文臺(tái)發(fā)表了測量結(jié)果，探測到了太陽發(fā)出的全部三種中微子，證明白太陽中微子在達(dá)到地球途中發(fā)生了相互轉(zhuǎn)換，三種中微子的總流量與標(biāo)準(zhǔn)太陽模型的預(yù)言相符合，基本上有說明白太陽中微子失落的部份。2002年，雷蒙德·戴維斯和小柴昌俊因在中微子天文學(xué)的開創(chuàng)性貢獻(xiàn)而獲得諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。性質(zhì)粒子間的各種弱相互作用會(huì)產(chǎn)生中微子，而弱相互作用速度緩慢正是造就了恒星體內(nèi)“質(zhì)子-質(zhì)子”反應(yīng)的主要障礙，這也說明白為什么中微子能輕易的穿過一般物質(zhì)而不發(fā)生反應(yīng)。太陽體內(nèi)有弱相互作用參與的核反應(yīng)每秒會(huì)產(chǎn)生10的38次方個(gè)中微子，暢通無阻的從太陽流向太空。每秒鐘會(huì)有1000萬億個(gè)來自太陽的中微子穿過每個(gè)人的身體，甚至在夜晚，太陽位于地球另一邊時(shí)也一樣。最近發(fā)覺2011年9月，位于意大利格蘭薩索國家試驗(yàn)室

(LNGS)的

OPERA試驗(yàn)宣布觀測結(jié)果，并刊登于英國《自然》雜志。探討人員發(fā)覺，中微子的移動(dòng)速度比光速還快。1970年11月13日，中微子首先在氫氣泡室中被觀測。一個(gè)中微子撞擊氫原子中的一個(gè)質(zhì)子。這撞擊發(fā)生于照片右方，在三條軌道散發(fā)出來之點(diǎn)。

最近美國正在南極洲冰層中建立一個(gè)立方公里大的中微子天文