中微子

中微子综述及未来应用展望 摘要：中微子是1930年奥地利物理学家泡利为了解释β衰变中能量似乎不守恒而提出的，1933年正式命名为中微子。中微子只参与非常微弱的弱相互作用，具有最强的穿透力。因此中微子的检测非常困难，1956年才被观测到。大多数粒子物理和核物理过程都伴随着中微子的产生，而且中微子具有微小的质量。欧洲科学家在实验中发现，中微子速度超过光速，中微子可以直透地球，它在穿过地球时损耗很小，因此在通信中有广阔的应用前景。 Abstract：Neutrino is the 1930 Austria physicist Pauli to explain beta decay energy does not seem to conservation and put forward, 1933 was officially named as the neutrino. Neutrino involved only very weak weak interactions, with the strongest penetration. Therefore the neutrino detection is difficult to be observed, 1956. The majority of the particle physics and nuclear physics processes are accompanied by neutrino production, and neutrinos have tiny quality. European scientists found in experiments, neutrino faster than the speed of light, neutrinos can into earth, which crosses over the earth when the loss is very small, so the communication has the extensive application prospect 关键词：中微子、中微子的质量、中微子速度、通讯 目录 综述 中微子的发现历程 中微子的质量 中微子通信的展望 结束语 一、 综述 19世纪末20世纪初对放射性的研究，科学家们发现，在量子世界中，能量的吸收和发射是不连续的。不仅原子的光谱是不连续的，而且原子核中放出的阿尔法射线和伽马射线也是不连续的。这是由于原子核在不同能级间跃迁时释放的，是符合量子世界的规律的。奇怪的是，物质在β衰变过程中释放出的由电子组成的β射线的能谱却是连续的，而且电子只带走了它应该带走的能量的一部分，还有一部分能量失踪了。1930年，奥地利物理学家泡利提出了一个假说，认为在β衰变过程中，除了电子之外，同时还有一种静止质量为零、电中性、与光子有所不同的新粒子。最初被称为中子，后来中子被发现，泡利将这种粒子称为中微子。1952年，艾伦与罗德巴克合作证实中微子的存在。之后科学家测量中微子与质子相互作用引起的反应，直接探测中微子。由于中微子与物质相互作用极弱，这种实验是非常困难的。不过经过26年的努力，人们最终捕获了中微子。并且证明中微子具有静止质量。中微子可能的应用之一就是中微子通讯。由于地球是球面，加上表面建筑物、地形的遮挡，电磁波长距离传送要通过通讯卫星和地面站。而中微子可以直透地球，它在穿过地球时损耗很小，用高能加速器产生10亿电子伏特的中微子穿过地球时只衰减千分之一， 二、中微子的发现历程 1、中微子的提出。 1930年奥地利物理学家泡利提出了一个假说，认为在β衰变过程中，除了电子之外，同时还有一种静止质量为零、电中性、与光子有所不同的新粒子放射出去，带走了另一部分能量，因此出现了能量亏损。这种粒子与物质的相互作用极弱，以至仪器很难探测得到。未知粒子、电子和反冲核的能量总和是一个确定值，能量守恒仍然成立，只是这种未知粒子与电子之间能量分配比例可以变化而已。当时泡利将这种粒子命名为“中子”，最初他以为这种粒子原来就存在于原子核中。但在1931年，泡利在美国物理学会的一场讨论会中提出，这种粒子不是原来就存在于原子核中，而是衰变产生的。1932年真正的中子被发现后，意大利物理学家费米将泡利的“中子”正名为“中微子”。 2、中微子的证实。    泡利的中微子假说和费米的β衰变理论虽然逐渐被人们接受，但终究还蒙上了一层迷雾：谁也没有见到中微子。就连泡利本人也曾说过，中微子是永远测不到的。在泡利提出中微子假说的时候，我国物理学家王淦昌正在德国柏林大学读研究生，直到回国，他还一直关心着β衰变和检验中微子的实验。1941年，王淦昌写了一篇题为《关于探测中微子的一个建议》的文章，发表在次年美国的《物理评论》杂志上。1942年6月，该刊发表了美国物理学家艾伦根据王淦昌 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 作的实验结果，证实了中微子的存在，这是这一年中世界物理学界的一件大事。但当时的实验不是非常成功，直到1952年，艾伦与罗德巴克合作，才第一次成功地完成了实验，同一年，戴维斯也实现了王淦昌的建议，并最终证证明中微子不是几个而是一个。 在电子俘获试验证实了中微子的存在以后，进一步的工作就是测量中微子与质子相互作用引起的反应，直接探测中微子。由于中微子与物质相互作用极弱，这种实验是非常困难的。直到1956年，这项试验才由美国物理学家弗雷德里克·莱因斯完成。首先实验需要一个强中微子源，核反应堆就是合适的源。这是由于核燃料吸收中子后会发生裂变，分裂成碎片时又放出中子，从而使其再次裂变。裂变碎片大多是β放射性的，反应堆中有大量裂变碎片，因此它不仅是强大的中子源，也是一个强大的中微子源。因为中微子反应几率很小，要求用大量的靶核，莱因斯选用氢核（质子）作靶核，使用了两个装有氯化镉溶液的容器，夹在三个液体闪烁计数器中。这种闪烁液体是是一种在射线下能发出荧光的液体，每来一个射线就发出一次荧光。由于中微子与构成原子核的质子碰撞时发出的明显的频闪很有特异性，从而证实了中微子的存在。 三、中微子的质量 泡利提出中微子假说时，还不知道中微子有没有质量，只知道即使有质量也是很小的，因为电子的最大能量与衰变时放出的总能量很接近，此时中微子带走的能量就是它的静止能量，只能是很小的。1998年6月，日本科学家宣布他们的超级神冈中微子探测装置掌握了足够的实验证据说明中微子具有静止质量。 按照中微子振荡的理论，中微子振荡的几率与其运动的距离有关。在一年的不同时间，地球与太阳的距离不同，中微子发生振荡的几率有差异。物理学家由此预期，探测到的电子中微子通量应该随季节有轻微的变化。由于这一方案考虑的是中微子在真空中传播时发生振荡，因而又称为真空振荡机制。有关中微子振荡，人们曾经提出过另一种可能的机制。当中微子物质内部运动时，其振荡效应会由于相互作用而被放大。这一机制称为MSW机制（由提出这一机制的三位科学家的首字母组成）。由于太阳中微子到达地球上的探测器时，白天和黑夜穿过的物质区域不同，MSW机制的效应就有差别!。因此，这一机制预言，探测到的太阳中微子通量应该具有昼夜起伏的现象。上述中微子振荡的两种机制是否符合事实，需要用实验来检验。 1998年6月，超级神冈探测器的太阳中微子实验和大气中微子实验明确地显示出ｕ中微子和电子中微子振荡的证据。太阳中微子振荡的证据同时对中微子振荡的两种机制作出了判决。在两年多的运行中，5777多例电子中微子事件并没有显示电子中微子通量随昼夜而发生变化。这一结果并不支持中微子振荡的MSW机制。另一方面，这5777多例电子中微子事件确实显示出，电子中微子通量随季节周期性地作轻微的变化。这一现象有力地支持了在太阳中微子和大气中微子实验得到了中微子。 中微子静止质量 太阳中微子和大气中微子实验实际上是中微子振荡实验，这些实验可得到不同的中微子的质量之差。太阳中微子实验走过了30年的历程，积累了大量的实验数据。对实验数据的 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 表明，中微子振荡能够给出较为满意的解释。所得出的两代中微子的质量差 。大气中微子的探测历史虽然没有太阳中微子的探测历史长，但是也取得了相当大的进展。对各个大气中微子实验特别是超级神冈大气中微子实验的结果的综合分析表明，ｕ中微子转变为t中微子的中微子振荡能够较好地与实验数据吻合，由此得到的u-t中微子的质量差 。中微子振荡实验不能给出中微子的绝对质量。苏联人提出中微子的质量应在17至40电子伏特之间。（电子伏特是一个很小的能量单位，相当于一个电子在一伏特的电场中具有的能量。） 四、中微子通信的展望 中微子不带电荷、稳定、静止质量可以作为零。中微子十分微小，电厂和磁场的场力都无法作用其上，它在任何场地奔跑，也不会发生反射、折射和散射。从太阳发射出的中微子几乎毫无阻拦地穿过太阳和地球。因此用它来传递信息可以冲破水下通信和地下通信这两个电磁波通信的禁区。 目前最方便有效的通信工具是无线电波。长波、中波用于中短距离通信；短波依靠地球大气层中电离层的反射，可以进行全球通信；微波可以进行接力通信、卫星通信和散射通信。 但是，从军事上考虑上述通信方法有两个严重的缺点：一是保密性差，无线电波发射出去，谁都能接收。二是无线电波容易受到太阳黑子、雷电和人为的干扰。中微子就没有这些弊端，中微子束可以穿过地球而毫无阻拦，实现地球乃至外层空间中任意两点之间进行直线通信。