中微子能否穿过直径一公里的中子星？中微子是随着人类对微观世界

中微子是随着人类对微观世界探索的日益深入，不断总结、寻求突破和自我否定过程中最终发现和印证的一类物质。大家或许对中微子了解地都不太深入，不过对于它的其中一个特征－极强的穿透力应该早有耳闻，我们的身体每时每刻都有无数中微子穿过，而我们对此一点感觉都没有，甚至整个地球也阻挡不住中微子的穿过，由于它的极难观测性，科学界形象地称之为“幽灵粒子” 。那么，假如我们用物质密度极大的中子态物质，比如直径一公里的中子星，能否阻挡住中子星的穿透呢？

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中微子的发现可谓一波三折，曾经一度使得科学界对之前建立起来的基础物理科学体系“摇摇欲坠” 。它的发现，可以追溯到19世纪末、20世纪初，那个时期对于核物理特别是微观粒子的研究刚刚兴起，但是对于微观粒子体系中还一直没有发现中微子的存在。随后，爱因斯坦提出了质量守恒定律，用以阐释在一个封闭系统中，无论发生何种的物理或者化学变化，系统内组成物质的所有质量总和保持不变。此后，科学家发现，当在进行核裂变反应时，质量总会发生一定程度的亏损，这种现象爱因斯坦通过深入研究，将质量和能量进行了统一，又提出了质能守恒定律，从而将质量与能量都看作是物质存在的基本属性，二者呈现明确的对应关系，这一定律从更高的高度深入阐释了物质的统一性，成为推动科学理论研究和发展的基础之一。

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然而，当科学家们在进行中子衰变相关研究时，却发现中子通过β衰变为质子和电子的过程中，反应后系统的总质能与反应前存在一定的亏损，在排除所有实验误差之后这种亏损依然存在，这就使得一部分科学家比如玻尔，提出了在β衰变过程中不遵守质能守恒定律，这个物理基石面临被推翻的危险。当然，也有一部分科学家比如泡利，则认为质能守恒定律不可能错误，只不过在β衰变过程中了，除了已知的质子和电子微观粒子以外，依然存在着另外一种之前从来没有被发现、很难被监测到的特殊粒子，正是它带走了一部分的能量。随后，费米根据泡利等科学家的观点，通过量子力学理论，推导出了费米子衰变的连续能谱公式，从理论上解释了β衰变过程中会有一种特殊的粒子，与产生的电子同时出现。此后，又有科学家通过K－俘获原子的反冲试验，间接证实了中微子的存在。

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在此之后，科学家们围绕中微子的探测和特性展开了一系列研究，结果发现，无论是在恒星内部的核聚变、超新星爆发以及放射性元素的衰变等过程中，都会释放出中微子。从中微子的性质来看，它本质上属于轻子，也就是说在正常的原子结构中，是不包含中微子的，只有当由质子、中子组成的原子核结构被打破，然后这些微观的粒子重新组合形成新的原子核时，中微子才会被释放出来。

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中微子曾一度被认为是自由态的中子，不过随着中子的发现和命名，才得以改名为中微子。中微子与中子同样具有1/2自旋、自由性很强、不带任何电荷等性质，而且遵循泡利不相容原理，所以它俩都属于费米子。不过，二者也具有明显的差别，中子属于强子，不在基本粒子范畴，有明确的质量；而中微子属于轻子，不参与强相互作用和电磁作用，仅受到弱相互作用和引力的影响，同时有无静止质量科学界现在还没有统一的结论。

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正因为中微子具有上述特性，特别是它的高度自由性，以及不带电荷、没有磁矩，几乎不参与和其它物质的作用，再加上运动速度非常快，仅比光速慢一丁点，所以极难被观测到，穿透能力也超强，据推测，中微子从地球的一端穿透到另一端，仅需0.02秒。 2017年，科学家通过位于南极洲的“冰立方” ，探测到了来自40亿光年外一个椭圆星系发出的中微子，这是迄今为止捕捉到的距离地球最远的中微子。

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根据科学家们的判断，由于中微子几乎不会与任何物质发生作用，理论上100亿个中微子才可能只有1个出现例外，所以阻挡物的厚度多少，对阻挡中微子的效率起不到什么作用。原子内部的强核力以及电荷转移带来的电磁作用，在中微子身上毫无效果，而弱核力也只有在发生β衰变的瞬间对中微子产生一些影响，所以无论是人的身体，还是地球，抑或5公里的钢板，对中微子来说，在根本上都看不眼。