出品："SELF格致论道讲坛"大众号（ID：SELFtalks）
以下内容为我国科学院高能物理研讨所占亮讲演实录：
独特的中微子
中微子无处不在，十分独特，被称为国际的“隐形人”。中微子究竟有多独特呢？咱们之所以能看到太阳，是由于太阳发射的光传到咱们的眼睛里，所以咱们看见了太阳。
独特的中微子
可是你不知道的是，每秒有上亿个中微子也穿过你的眼睛。更为独特的是，即便你把眼睛闭上，看不见光了，可是中微子依然会穿过你的眼睛。你底子无法阻挠中微子。
沃尔夫冈 · 泡利
提到中微子，先从一位传奇的物理学家说起，20世纪初最天才的物理学家之一，沃尔夫冈·泡利。他十分有特性，他人提出一个理论，他以为有问题就会立刻批判。更奇怪的是，咱们发现泡利的批判总是对的。
大约20岁的时分，泡利去听大名鼎鼎的爱因斯坦的讲演，在讲演现场，他向爱因斯坦提出一些很尖利的问题。听说爱因斯坦今后做讲演的时分，都要先看看泡利在不在场。
最聪明大脑的合影
这是1927年举行的索尔维学术会议上的相片，调集了国际上最聪明的大脑，共29人，其间有17人都是诺贝尔奖得主。泡利身处其间，他其时十分年青，只要27岁。
泡利跟中微子有什么联系呢？能量守恒定律奉告咱们，能量不能够随便发作，也不会无故消失。20世纪初，有一些科学家在研讨原子核衰变的时分，发现能量少了一部分，是不是能量不守恒？
泡利预言了一种无法测到的粒子
泡利提出一个十分斗胆的假定，在原子核的衰变过程中，开释出来一个咱们看不见的粒子，这个粒子带走了部分能量，这个粒子十分小，十分轻，而且不带电，是中性的。
泡利把这个粒子叫中微子，他说正是由于中微子带走一部分能量，所以咱们看到的能量便是少了，假如把中微子的能量算进去，能量仍是守恒的。
能量究竟守不守恒，泡利的假定究竟正不正确呢？在之后的几十年，许多科学家就去寻觅中微子，验证泡利的假定究竟对不对。终究证明，泡利仍是对的。
王淦昌
在寻觅中微子的科学家傍边，有一位我国科学家王淦昌，也是我国的两弹功臣。1941年，王淦昌就提出了直接勘探中微子的办法。他其时是浙江大学的教授，也是咱们熟知的诺贝尔奖得主李政道的教师。
他尽管提出这个办法，可是受其时的条件约束，就没有做试验。国外有一位科学家在1942年做了这个试验，直接证明了中微子是存在的。
从科学试验的视点来说，一个东西假如存在，就必须要能直接勘探到，直接勘探不是直接的依据。因而必须用勘探器勘探中微子的存在，人的眼睛是没办法看到中微子的。
怎样才干看到中微子呢？由于中微子的穿透力十分强，穿过人的身体时毫无知觉，那么就需求十分强的中微子源，开释出许多的中微子，尽管不能看到每一个中微子，可是只需求看到这么多中微子中的几个，就能证明它的存在。
很强的中微子源有哪些呢？原子弹便是很强的中微子源，有些科学家想使用原子弹爆破来勘探中微子，这的确太风险了。
从提出到证明——直接勘探中微子
一九五几年的时分，人们造出了反响堆，它很安全，能够持续地开释中微子。科学家莱因斯和科万在反响堆周围造了一台一吨重的勘探器去勘探中微子。
1956年，他们总算勘探到了反响堆宣布来的中微子，承认了中微子存在的信号。他们把这个好消息奉告了泡利。
泡利在回信中说：谢谢奉告，任何事情都喜爱懂得等候的人。仅仅这一等候长达26年，从1930年提出假说，到1956年才得到证明，泡利从最初年青的小伙也变成白叟了。
可是泡利还算是比较走运了，莱因斯和科万1956年做了试验，1995年只要莱因斯取得诺贝尔奖，不幸的是，科万现已逝世21年了。
咱们现在知道中微子是无处不在的，每秒钟就有数万亿个中微子穿过咱们的身体。
中微子无处不在
其实中微子还有其他的一些源，比方太阳、地球、国际大爆破、恒星大爆破、大气层、反响堆、加速器。乃至人的身体也是一个中微子源。人的身体每秒钟会开释出大约3亿个中微子，当然这跟人的体重有关。
中微子很难发作反响
中微子无处不在，为什么咱们看不见它呢？由于中微子能够很轻易地穿过人体，尽管每秒钟有上万亿个中微子穿过人体，可是很安全。不只人如此，地球在中微子面前也是通明的，中微子能直接穿过地球。
发现中微子之后，科学家持续研讨，发现不止存在一种中微子，2000年的时分，科学家发现了第三种中微子，经过70年，三种中微子都被发现了。
三种中微子
中微子依照不同的规范，能够分红三类：依照质量巨细分，能够分红中微子1、2、3；依照“滋味”来分，能够分红e中微子，μ中微子，τ中微子。
这有点像给苹果分类，依照色彩分，能够分为赤色、青色、黄色的苹果；依照滋味分，能够分为酸的、甜的、涩的苹果。中微子与此相似。
三代中微子悉数找到，探究之旅还未完毕
太阳中微子消失之谜
科学家在探究中微子的过程中，发现一些很独特的现象。戴维斯在一个深达1500米的矿井里，寻觅太阳发射过来的中微子。
他在1968年就看到了太阳中微子，可是令人疑问不解的是，太阳中微子的数目不对，跟猜测的比较，只剩下了1/3，有2/3的太阳中微子不知道去哪儿了，他就持续找，一向做试验，做了20多年的试验。
这个现象一向困扰了科学家好几十年。有一些科学家就提出来一种理论，中微子会发作振动，是什么意思呢？
前面说的三种中微子，一种中微子是太阳宣布的电子中微子，传达到地球的过程中，变成了别的两种中微子。戴维斯的试验只能看到电子中微子，所以电子中微子就少了。
中微子震动
以图中的一群马做比方，马跑的过程中，一些马变成了羊，一些马变成了牛，这是很美妙的现象。这个现象究竟是不是真的，需求做试验来验证。
2015年诺贝尔奖
日本的超级神冈试验和加拿大的SNO试验，别离勘探了大气中微子振动和太阳中微子振动，试验中调查到电子中微子消失的现象，更重要的是还发现了别的两种新的中微子发作。
假如把三种中微子悉数加起来，发现个数正好不多不少，跟本来的如出一辙。试验证明了中微子振动现象，这一发现取得了2015年的诺贝尔奖。
第三种振动形式
科学家经过试验调查到了太阳中微子振动和大气中微子振动，那么会不会有第三种中微子振动呢？这触及到了根底物理学里边的重要参数之一，是发现正反物质不对称之谜的一把钥匙。
依据大爆破理论，国际最开端爆破时就发作相同多的正物质和反物质，每一个粒子都有与之对应的反粒子。
现在并没有发现反物质国际的存在，会不会是没找到，反物质国际在某一天忽然呈现，把国际给消灭了呢？这是一个很美妙的现象，寻觅第三种中微子振动就能够解说这种现象。
其时国际上提出8个试验方案去寻觅第三种中微子振动，经过竞赛比较之后，终究只要3个试验方案执行了，其间包含我国的大亚湾中微子试验。
大亚湾中微子试验在国际上是抢先的，有自己得天独厚的优势，比方它坐落广东省深圳市大亚湾核电站邻近，那里还有岭澳核电站，一共有6个反响堆，反响堆加起来的功率十分大，能够开释的中微子数目也十分多。
大亚湾试验
别的，它邻近有一座山，能够把试验室建到山的下面，挖一个地道进去，在那里做试验很便利，开着车直接就进去了。咱们假如有时机能够去观赏一下大亚湾试验室，大亚湾试验室现在每星期都会承受一批观赏者。
国际上其他的试验者就没有那么走运了，他们邻近没有山，做这个试验只能挖一口很深的井，把勘探器放到地下，想去观赏就没那么简单了。
大亚湾试验室也表现了我国科学家的水平，规划制作的勘探器精度是国际上最高的。由于大亚湾试验室这一系列的长处，美国人也抛弃了在他们自己国家做试验的方案，带着钱和人加入到大亚湾的试验，和咱们一同协作做试验。
大亚湾试验室勘探器
这是大亚湾试验勘探器的相片，相片中有几个钢桶，这些钢桶便是中微子勘探器，它们有几十吨重，放在一个水池里边。
为什么要把勘探器放在水里边呢？中微子勘探器对环境的要求十分高，不能有尘埃，不能和空气直接触摸，所以只能放在水里边。这些水能够阻挠比方墙面、天花板开释出来的、看不见的放射性射线，这些射线会搅扰中微子的信号。
中微子勘探器
咱们或许很猎奇，中微子勘探器的内部是什么样的，这张相片有些魔幻，中心通明的部分是有机玻璃罐，这儿边放着一些会发光的液体，傍边微子打到这些液体里边，会发光，这些光会被邻近灯泡状的东西接收到，然后捕捉到中微子信号。
大亚湾勘探器建成的榜首天做试验，就勘探到几百个中微子信号，跟几十年前寻觅中微子比较，大亚湾勘探器要先进得多。
2012年发现第三种中微子振动
所以应该感谢咱们国家的经济水平、科学技能水平的前进，让咱们能够制作更强壮的勘探器。一同，咱们也不应该忘掉几十年前那些寻觅中微子的前驱们，正是他们迈出了科学的榜首步，咱们才干有后边的效果，所谓“不积跬步，无以致千里”。
大亚湾试验室用55天取得的试验数据，就寻觅到大批的中微子，而且承认了第三种中微子振动的信号，这是我国初次测得根底物理学参数，也是我国对根底物理学最大的奉献。
这项成就在2016年取得了根底物理学打破奖，这个奖是科学界的“榜首巨奖”，被誉为科学界的“奥斯卡奖”。
中微子仍是个谜
大亚湾试验发现了第三种中微子振动，是不是一切问题都处理了呢？并不是，中微子还有许多未解之谜，比方中微子是否为自己的反粒子？会不会被自己埋没？中微子的质量次序，三种中微子的质量谁大谁小？
国际上有一些试验方案企图来处理这个问题，日本、美国的一些试验室有先进的加速器技能，他们用加速器发作的中微子来研讨其质量次序。
咱们有大亚湾试验室，在反响堆中微子试验上积累了许多经历，咱们又提出了江门中微子试验，来研讨中微子的质量次序。
这次国际上没有同类试验跟咱们竞赛，其他反响堆中微子试验科学家经过点评今后，以为咱们的试验更好，就带着钱和人都参与到了咱们的试验里边。
江门中微子试验勘探器
从图中能够看到江门中微子试验勘探器的状况，右边是一个直径40米的大圆球，有十几层楼那么高，里边装有2万吨的液闪，左面是大亚湾勘探器，从图中比照来看，大亚湾勘探器显得很小，里边只要40吨的液闪。
江门中微子试验
江门中微子试验参与者中，有一半都是我国人，别的一半是外国人，协作单位十分多，国内外一共有77家研讨单位。
光电倍增管实物图和模仿图
江门中微子勘探器现在还没建成，右边是一张模仿规划的相片，能够看到勘探器里边是一个十分大的圆球，里边有许多灯泡状的东西，便是光电倍增管，左面是两根光电倍增管的实物图，这是中心器材，能够勘探光，承认中微子的存在。
光电倍增管几十年来只要日本滨松公司能够制作，这家公司一向处于独占位置，咱们做大亚湾试验的时分，一个勘探器要用192根光电倍增管，悉数买的这家公司的产品。
国外独占的光电倍增管价格昂贵
咱们现在做江门中微子勘探器，里边有将近2万根光电倍增管，一根光电倍增管要几万元，假如悉数买滨松公司的产品，大约要10亿元，价格实在太高了。
江门中微子试验里边的一些科学家就与我国的企业协作，一同联合攻关，研发光电倍增管。经过许多次失利，总算成功研发了这个产品，我国出产的光电倍增管现已进入了国际市场，产品方案要卖到日本。
咱们依然买了少数滨松公司的光电倍增管，跟咱们自己出产的光电倍增管，各有优势，构成互补，可是这时分咱们买他们的光电倍增管，跟之前比较就廉价许多了。
从未来看中微子与日子的联系
我这儿讲的都是科研中的中微子，它跟咱们的实际日子有什么联系呢？这是一个很难答复的问题。脚踏实地地说，中微子现在跟咱们的日子没有太大的联系。
我之前讲到科学家们开端研讨核衰变的时分发现了中微子，他们其时研讨核衰变也不知道在日子中该怎样用，可是几十年后，科学家使用核物理常识造出了原子弹、反响堆，给人们的日子带来巨大改动。
现在咱们研讨中微子有什么效果呢？或许十几年、几十年后会知道。这取决于咱们对中微子研讨的深化程度。
后边我讲一些脑洞大开的主意，用中微子能够做什么，可是这些主意或许行得通，或许行不通，究竟能不能行，仍是要看咱们对中微子的常识了解有多少。
预警核反响堆
用中微子监测核反响堆。造原子弹需求的质料能够在反响堆里制作。
假如国际上有一些国家或许恐怖分子悄悄造反响堆怎样才干发现呢？假如他们在地面上造了一个反响堆，能够用卫星拍高清相片。
假如他们在山洞里边悄悄地造原子弹，卫星也拍不到，怎样办？这时分中微子就能够发挥效果了。在中微子面前，地球相当于通明的。
不论你在地球哪一个旮旯造违规的反响堆，开释的中微子都毫无保留地传递给咱们的勘探器。
中微子通讯。2012年，美国有一些科学家做了一个试验，使用中微子穿过340米厚的岩石传递信息。可是信息量十分少，只要一个单词neutrino，用了142分钟，传输速度十分十分慢，可是这究竟迈出了人类的榜首步。
别的，中微子通讯能够处理常用手法无法处理的问题，比方中微子的穿透才能特别强，能够完成星际间的通讯。
假如有人能日子在地心的话，乃至能够完成从地表到地心的通讯。当然这种景象只能在科幻小说中呈现，刘慈欣的科幻小说中，就描写了这种状况。
还有海平面与海底的通讯，海底的潜艇能够经过中微子与海面进行通讯，由于海水无法阻挠中微子。
中微子还能够给地球做扫描。地球关于中微子来说是通明的，中微子穿过地球时，就能够扫描地球的内部结构。
地球的探针
想要知道地球的内部结构，现在常用的手法是挖一个很深的井，去里边取岩石样品。可是咱们现在挖的井，最深也就一万多米，关于地球几千千米的半径来说便是沧海一粟，因而对地球内部没有直接的勘探手法。
用中微子就能够扫描地球内部的结构，相似于给人体做CT扫描。人体CT扫描选用X射线，可是X射线也只能穿过人体那么厚的东西；中微子能穿过整个地球。
别的地球自身会发作中微子，地球内部发射的中微子就携带了物质组成的一些信息，它能够直接穿过地球，传到地表，被勘探器勘探到，这时分咱们就能够了解地球内部的成分。
总结一下，科学家发现核衰变好像能量不守恒，终究提出并证明了中微子的存在。科学家又发现太阳中微子消失了，随后发现中微子振动现象。
所以，科学家发现一些很难了解的问题，通常是科学常识的打破口，协助人们寻觅、发现新的科学常识。
中微子现在还有一些不知道之谜，科学家们研讨它又会有什么新的科学发现呢？这些科学发现在几十年后对咱们的日子会发作怎样的影响？让咱们拭目而待，谢谢咱们！
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