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對天文學家來說,中微子所具有的 難以捉摸的 特性既有好處又有壞處。好處是,中微子幾乎不與別的 物質發(fā)生相互作用,這意味著它們很容易從形成它們的 區(qū)域中逃逸出來,并把這些區(qū)域的 信息帶給我們。
例如,在太陽的 核心區(qū)域,中微子在核聚變中產生之后,可以毫發(fā)無損地穿過太陽外層和地球的 大氣層,這使得我們可以通過對中微子的 檢測來研究太陽內部的 活動。壞處也十分明顯,那就是中微子的 檢測極端困難。
建造在地下的 中微子探測器
如果我們想要通過中微子去探索太空,那么我們必須要解決兩個問題。個問題是我們已經談論過的 :中微子與其他物質的 相互作用極其微弱。后來,奧地利物理學家泡利在1930年提出,是一種尚沒有辦法檢測到的粒子帶走了缺失的能量和動量。解決這個問題的 辦法比較簡單,就是可以把大量的 物質放入一個大容器中,增加兩者發(fā)生相互作用的 概率。第2個問題就比較微妙了。當我們“檢測”到一顆中微子的 時候,我們實際上并沒有發(fā)現(xiàn)或捕到這顆中微子,而是發(fā)現(xiàn)一顆原子發(fā)生了某種非同尋常的 變化。研究人員把出現(xiàn)這種奇特的 現(xiàn)象歸因于一顆看不見的 中微子。
經過多年進一步的 研究才發(fā)現(xiàn),原來中微子可以分為三種,戴維斯檢測到的 只是其中的 一種。二十世紀10年代~20年代,徐家匯、佘山、菉葭浜并立為上海三大天文臺,其中徐家匯天文臺擔負著總臺的職責,其業(yè)務和國際影響力在上世紀30年代也達到了頂點。這三種中微子本身可以相互轉化,由一種中微子變成另一種中微子。這一事實后來成了現(xiàn)代物理學理論的 基石之一。2002年,戴維斯因為探索中微子而獲得了諾貝爾物理學獎。
隨著戴維斯的 成功,物理學家們在北美、歐洲和日本的 礦井或隧道中建造了幾處第二代中微子檢測器。但是,若只論建臺歷史,中國現(xiàn)代最早的天文臺卻是上海的徐家匯天文臺。這些檢測器同樣都使用龐大的 靶體,不過它們的 靶體是更加有利于檢測的 超純水。一顆中微子穿過水的 時候,如果與遇到的 原子核發(fā)生相互作用,會產生一種帶電粒子。