自然界的最基本的粒子之一中微子,又译作微中子。

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中微子

中微子又译作微中子,是轻子的一种,是组成自然界的最基本的粒子之一,常用符号ν表示。中微子不带电,自旋为1/2,质量非常轻(小于电子的百万分之一),以接近光速运动。

粒子物理的研究结果表明,构成物质世界的最基本的粒子有12种,包括了6种夸克(上、下、奇、粲、底、顶,每种夸克有三种色,还有以上所述夸克的反夸克),3种带电轻子(电子、μ子和τ子)和3种中微子(电子中微子,μ中微子和τ中微子)而每一种中微子都有与其相对应的反物质。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,1956年才被观测到。

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基本粒子

中微子是一种基本粒子,不带电,质量极小,几乎不与其他物质作用,在自然界广泛存在。太阳内部核反应产生大量中微子,每秒钟通过我们眼睛的中微子数以十亿计。

中微子的观测:中微子只参与非常微弱的弱相互作用,具有最强的穿透力,能穿越地球直径那么厚的物质。在100亿个中微子中只有一个会与物质发生反应,因此中微子的检测非常困难。正因为如此,在所有的基本粒子,人们对中微子了解最晚,也最少。实际上,大多数粒子物理和核物理过程都伴随着中微子的产生,例如核反应堆发电(核裂变)、太阳发光(核聚变)、天然放射性(贝塔衰变)、超新星爆发、宇宙射线等等。宇宙中充斥着大量的中微子,大部分为宇宙大爆炸的残留,大约为每立方厘米100个。1998年,日本超神冈(Super-Kamiokande)实验以确凿的证据发现了中微子振荡现象,即一种中微子能够转换为另一种中微子。这间接证明了中微子具有微小的质量。此后,这一结果得到了许多实验的证实。中微子振荡尚未完全研究清楚,它不仅在微观世界最基本的规律中起着重要作用,而且与宇宙的起源与演化有关,例如宇宙中物质与反物质的不对称很有可能是由中微子造成。

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神秘粒子

中微子是一种难以捉摸的基本粒子,有三种类型,即电子中微子(符号为)、μ中微子和τ中微子,分别对应于相应的轻子:电子、μ子和τ子。所有中微子都不带电荷,不参与电磁相互作用和强相互作用,但参与弱相互作用。。它们质量非常小,不带电。太阳、宇宙线、核电站等都能产生大量中微子。它极难被探测,几乎不与物质发生相互作用,被称为“鬼微子”,可以轻松地穿过人体、建筑,甚至地球,不带来任何影响。所以,中微子在概念被提出11年后,科学家才在实验室中第一次观测到这种神秘粒子的存在。

中微子尽管曾被许多人认为是虚幻的,但它却能够做到如光线穿透窗玻璃那般穿透金属铅之类的厚重物质,并且在运动过程中有三分之一会发生从一种形态转为另一种的振荡现象。很多人认为,这些特性无疑将令规则严苛的爱因斯坦相对论在其面前失去部分效用。

以前人们以为中微子是没有质量的,永远以光速飞行。1998年日本的超级神冈实验发现它们可以从一种类型转变成另一种类型,称为中微子振荡,间接证明了它们具有微小的质量。不过这个质量非常非常小,1998年之前还没有测出来,它们的飞行速度非常接近光速,1998年之前也没有测出与光速的差别。由于它很难探测,是我们了解最少的基本粒子,现在还存在大量的未解之谜。正因为如此,在其它粒子都有大量证据证明严格遵守相对论时,也有不少人怀疑中微子会不会是个特例?

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欧洲核子研究中心

欧洲核子研究中心2011年11月23日宣布,他们发现一些粒子可能以快于光速的速度飞行,其到达时间比预计的早了60纳秒(1纳秒等于十亿分之一秒),一旦这一发现被验证为真,将颠覆支撑现代物理学的爱因斯坦相对论。