中國(guó)科學(xué)家正在探尋宇宙演化的奧秘丨開(kāi)講啦

中微子究竟是什么？電影里那些關(guān)于世界末日的猜想，到底有沒(méi)有科學(xué)依據(jù)？地下700米深處，竟然藏著一個(gè)13層樓高的“星空”？粒子物理的世界，充滿了問(wèn)號(hào)與驚嘆號(hào)。通過(guò)小小的粒子去探索大大的宇宙，本期《開(kāi)講啦》邀請(qǐng)到中國(guó)科學(xué)院高能物理研究所所長(zhǎng)、江門(mén)中微子實(shí)驗(yàn)副發(fā)言人曹俊，他將帶領(lǐng)我們深入地底，近距離感受歷經(jīng)十余年建設(shè)完成、最近剛剛“新鮮出爐”了首個(gè)物理成果的國(guó)之重器——江門(mén)中微子實(shí)驗(yàn)。快來(lái)領(lǐng)略中國(guó)科學(xué)家在粒子世界探索未知的風(fēng)采！

權(quán)威澄清：電影里“中微子導(dǎo)致世界末日”的假設(shè)不成立

中微子，是構(gòu)成物質(zhì)世界最基本的粒子之一，在宇宙中無(wú)處不在。曹俊說(shuō)，我們每個(gè)人每秒鐘就會(huì)產(chǎn)生五千個(gè)中微子。但中微子最大的特點(diǎn)是“不帶電”，且?guī)缀醪桓镔|(zhì)發(fā)生相互作用，因此極難被探測(cè)到。

很多人是從電影中第一次聽(tīng)說(shuō)“中微子”的。曹俊在現(xiàn)場(chǎng)做了權(quán)威科普：電影中太陽(yáng)中微子爆發(fā)導(dǎo)致地球過(guò)熱的劇情，在現(xiàn)實(shí)中不可能發(fā)生。這正是由中微子“幾乎不與物質(zhì)相互作用”的特性決定的。即便太陽(yáng)在1秒鐘之內(nèi)將其全部能量以中微子形式爆發(fā)，也無(wú)法加熱地球。

“世界第一”是最好的廣告

中微子還有一個(gè)神奇的特性：它能在飛行中自發(fā)地從一種類(lèi)型轉(zhuǎn)變成另一種，物理學(xué)稱之為“中微子振蕩”。曹俊表示，科學(xué)界認(rèn)為很可能正是中微子振蕩導(dǎo)致了宇宙起源時(shí)正反物質(zhì)的不對(duì)稱，使得我們今天的世界主要由正物質(zhì)構(gòu)成，宇宙得以穩(wěn)定存在。否則，正反物質(zhì)相遇湮滅，宇宙將到處是爆炸。

如何捕捉到迄今為止人類(lèi)對(duì)其了解很少的中微子？曹俊介紹，江門(mén)中微子實(shí)驗(yàn)擁有世界上最大的液體閃爍體探測(cè)器，由近1000噸不銹鋼鋼架、263塊有機(jī)玻璃、2萬(wàn)噸液體閃爍體、4萬(wàn)噸超純水和4.5萬(wàn)只光電倍增管組成。液體閃爍體是一種能讓中微子發(fā)生反應(yīng)并發(fā)光的神奇液體，裝在一個(gè)足有13層樓高的巨大有機(jī)玻璃球中。為了放大所捕捉到的信號(hào)，這個(gè)裝置比此前全球最大的液閃探測(cè)器要大20倍，僅螺絲就超過(guò)12萬(wàn)套。

每天穿過(guò)探測(cè)器的反應(yīng)堆中微子有5000億億個(gè)，能被科學(xué)家捕捉到的只有50個(gè)。但奇跡也正在發(fā)生，江門(mén)中微子實(shí)驗(yàn)正式運(yùn)行僅59天，科學(xué)家就重磅發(fā)布了首個(gè)成果：近兩個(gè)月數(shù)據(jù)所測(cè)到太陽(yáng)中微子振蕩頻率和幅度的精度，相比過(guò)去50年間實(shí)驗(yàn)的最高精度提高了1.5~1.8倍！在被問(wèn)及“如何吸引國(guó)際合作”時(shí)，曹俊自豪地表示：基礎(chǔ)研究一般都要挑最好的做，我們有世界上最大最好的液體閃爍體探測(cè)裝置，“加入我們是他們最好的選擇”。

一個(gè)物理學(xué)家的自我修養(yǎng)：

往前多邁一步

在距離江門(mén)中微子實(shí)驗(yàn)53公里的臺(tái)山核電站，曹俊和團(tuán)隊(duì)緊挨著核反應(yīng)堆，隔墻建了一個(gè)新的中微子實(shí)驗(yàn)。這本是為了向江門(mén)中微子實(shí)驗(yàn)提供參考數(shù)據(jù)而設(shè)的小型探測(cè)器，但曹俊認(rèn)為：既然做了，那就要多走一步，向極致沖擊，做更多探索。于是，他們打造出了世界上唯一的低溫液閃探測(cè)器，看到的光將會(huì)比當(dāng)前世界規(guī)模最大的江門(mén)中微子實(shí)驗(yàn)還多一倍。

為了這個(gè)裝置，團(tuán)隊(duì)下足了苦功，僅連接線就插了1萬(wàn)多根！令人頭疼的是，接完后發(fā)現(xiàn)有11根線意外脫落，團(tuán)隊(duì)耗時(shí)兩個(gè)多月也只找回6根，最終不得不接受這點(diǎn)小小的不完美。在《開(kāi)講啦》現(xiàn)場(chǎng)，青年科學(xué)家回憶起這段經(jīng)歷，仍不禁眼眶濕潤(rùn)。但曹俊用自身的科研經(jīng)歷傳遞著樂(lè)觀：“每受一次‘折磨’，我們的‘神經(jīng)’都會(huì)更強(qiáng)壯一些。”他還透露，即便因此損失萬(wàn)分之五的精度，臺(tái)山中微子實(shí)驗(yàn)依然是世界上最好的。

撒貝寧喊話郭帆導(dǎo)演：

求重拍《流浪地球3》！

每天沉浸在粒子世界里研究宇宙的物理學(xué)家，也會(huì)看科幻片嗎？答案是看！不僅看，他們還會(huì)算！

曹俊就曾計(jì)算過(guò)地球“流浪”的可能性。以一個(gè)物理學(xué)家的思考方式，曹俊認(rèn)為通過(guò)核聚變給地球加速，能量的確可以推動(dòng)地球飛到比鄰星，但他同時(shí)表示，那時(shí)地球能量已經(jīng)全部消耗完，整個(gè)地球會(huì)變成一個(gè)冰冷的鐵疙瘩。聽(tīng)完推導(dǎo)，撒貝寧感嘆道，計(jì)算過(guò)程就可以拍一部科幻電影，他于是現(xiàn)場(chǎng)“呼喚”郭帆導(dǎo)演，求《流浪地球3》重拍。

來(lái)源：中央廣播電視總臺(tái)

責(zé)任編輯：范思璐