第五百一十一章 中微子

學霸的科幻世界 第五百一十一章 中微子

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沈靜想了想，說道：“好，那咱們就說好了，一年后如果你依舊想不到救我的辦法，那你就必須答應我的要求。”

龐學林微笑道：“沒問題。”

接下來的時間，兩人放下各自的心思，開始輕松享受這趟假日旅行。

因為搭乘飛行汽車的關系，青藏高原復雜的地貌不再是阻礙。

巍峨聳立的喜馬拉雅山脈、蜿蜒縱橫的雅魯藏布大峽谷以及大大小小如同藍寶石一般錯落鑲嵌在青藏高原上的湖泊，讓龐學林和沈靜充分領略到了世界屋脊的美景。

只是讓龐學了有些意外的是，沈靜并沒有如同中所顯示的那般多愁善感，對于自己將會被永久困在地心，地表世界看一眼少一眼一事，沈靜反而相當看得開，并沒有太過在意。

龐學林驚訝的同時，也暗暗感嘆，能夠入選落日系列地航飛船的船員們均非常人。

同時，龐學林也隱隱意識到，中沈靜之所以有那種表現，更多的可能是男主帶沈靜前往草原時，沈靜被困地心不久，心態上還沒有完全適應地心的生活。

而到了現在，她已經做好了余生都在地心生活的準備，在看外面的世界時，心境自然又會有所不同。

結束完三天的旅程，龐學林帶著沈靜的“眼睛”返回基地，告訴沈淵自己與沈靜的賭局，并且讓沈淵中斷基地與落日六號的通訊聯系。

沈淵雖然好奇龐學林如何在一年內找到拯救落日六號的辦法，但是龐學林既然不說，沈淵一時半會兒也不好多問。

隨后，龐學林告別沈淵，回到了京城，以地球大炮工程副總工程師的身份，前往中科院高能物理研究所，開始了針對中微子的研究。

這個世界，雖然整體科技水平要比現實世界高出一截，但在基礎物理學和基礎數學領域，兩者差距并不大。

和現實世界類似，在這個世界，希格斯玻色子被發現之后，粒子物理進入了一個新的階段。

希格斯玻色子是粒子物理標準模型的最后一個組成部分，它的發現意味著一個時代的結束，也預示著一個新時代的開啟。

標準模型是系統地描述整個粒子物理、經過大量實驗檢驗的理論體系。

找到希格斯粒子之后，標準模型趨近完善，具有優美的結構和驚人的預言能力。

但是在另一方面，卻存在暗物質、暗能量、宇宙正反物質不對稱性、中微子質量等一些標準模型無法容納，或者難以解釋的現象，說明必然存在著標準模型之外的新物理。

在標準模型中，中微子是沒有質量的。

而中微子振蕩的發現說明中微子有質量。

這是目前發現的唯一有堅實實驗證據超出標準模型的現象。

中微子共有三種，分別是電子中微子、m中微子、t中微子。

在標準模型中它們的質量為零。

1956年李政道和楊振寧預言弱作用宇稱不守恒，即空間的左右不對稱，很快被吳健雄用實驗證實。

實驗也發現在弱作用中宇稱不僅不守恒，而且是最大破壞的。

造成這一現象的原因實質是只存在左手螺旋度的中微子（即它的自旋總是與運動方向相反），不存在右手中微子。

這只有中微子質量為零才能成立，因為質量不為零的話，那么中微子的速度必然小于光速，可以選擇一個比它還快的參考系，讓它的螺旋度發

生翻轉。

根據這一現象，李政道和楊振寧提出了中微子的二分量理論，該理論又催生了弱作用的

VA理論，被標準模型所繼承，與各種實驗數據符合得非常好。

因此，在標準模型中，中微子是沒有質量的。

然而，1998年日本超級神岡實驗（SuperK）發現大氣中微子存在振蕩現象，即中微子在飛行中可以變成其他種類的中微子。

與更早的太陽中微子失蹤之謎，稍晚的SNO（太陽中微子）、KamLAND（反應堆中微子）、K2K（加速器中微子）等實驗的結果一起，形成了中微子振蕩的堅實證據。

中微子振蕩說明中微子有質量，只不過它非常非常小，以至于即使以這個世界的人類科技水平，依舊沒辦法將中微子質量精準測量出來。

將中微子質量納入標準模型中看上去不是大問題，像電子一樣給它加一個質量項似乎就可以了。

不過馬上就會碰到兩個問題。

一個問題是怎么加。中微子自旋為1/2，是費米子。

其他的費米子都是帶電荷的，而中微子不帶電。

這樣，中微子可以像其他費米子一樣，是狄拉克粒子，有一個狄拉克質量項，也可以是一種特殊的馬約拉納粒子，即它的反粒子就是它自身，只是螺旋度相反。

另一個問題是中微子質量太小，如果簡單加一個狄拉克質量項，那么它的質量與最重的頂夸克相差一萬億倍。

同一個希格斯粒子，既要產生頂夸克那么大的質量，又要產生中微子那么小的質量，如此懸殊的差距讓人很難相信。

有一類很受物理學家喜歡的理論，叫“蹺蹺板機制”，它假定中微子是馬約拉納粒子，同時存在尚未被發現的、質量遠大于電弱能標的重中微子，這樣中微子的微小質量可以得到很自然的解釋。

不過重中微子是無法填進標準模型的三代結構中的。

不管是對于這個世界的物理學界，還是對于地球上的物理學界，中微子都有大量謎團尚未解開。

首先它的質量尚未直接測到，大小未知；其次，中微子與它的反粒子是否為同一種粒子也不得而知；第三，中微子振蕩還有兩個參數未測到，而這兩個參數很可能與宇宙中反物質缺失之謎有關；第四，它有沒有磁矩；等等。

因此，中微子成了粒子物理、天體物理、宇宙學、地球物理的交叉與熱點學科。

目前，在這個世界，中微子主要有兩大應用。

其一就是中微子通訊。

由于地球是球面，加上表面建筑物、地形的遮擋，電磁波長距離傳送要通過通訊衛星和地面站。

而中微子可以直透地球，它在穿過地球時損耗很小，用高能加速器產生10億電子伏特的中微子穿過地球時只衰減千分之一，因此從南美洲可以使用中微子束穿過地球直接傳至中國。

將中微子束加以調制，就可以使其包含有用信息，在地球上任意兩點進行通訊聯系，無需昂貴而復雜的衛星或微波站。

應用之二是中微子地球斷層掃描，即地層CT。

中微子與物質相互作用截面隨中微子能量的提高而增加，用高能加速器產生能量為一萬億電子伏以上的中微子束定向照射地層，與地層物質作用可以產生局部小“地震”，類似于地震法勘探，可對深層地層也進行勘探，將地層一層一層地掃描。

但這種地球斷層掃描的精準度相當有限，誤差達到了數十公里，在這種條件下，想要通過地層CT在地核內鎖定落日六號的位置，無異于大海撈針。

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