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中微子 (轻子的一种)

作者:佚名    文章来源:本站原创    点击数:    更新时间:2022-01-25

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,常用符号希腊字母v表示。
中微子个头小、不带电,可自由穿过地球,自旋为1/2,质量非常轻(有的小于电子的百万分之一),以接近光速运动,与其他物质的相互作用十分微弱,号称宇宙间的“隐身人”。科学界从预言它的存在到发现它,用了20多年的时间。
2013年11月23日,科学家首次捕捉高能中微子,被称为宇宙"隐身人"。他们利用埋在南极冰下的粒子探测器,首次捕捉到源自太阳系外的高能中微子。

中文名:中微子
外文名:neutrino
别  名:微中子
类  型:轻子
自  旋:1/2
符  号:v

发现历程
来源

中微子的发现来自19世纪末20世纪初对放射性的研究。研究者发现,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,而且电子只带走了总能量的一部分,还有一部分能量失踪了。物理学上著名的哥本哈根学派领袖尼尔斯·玻尔据此认为,β衰变过程中能量守恒定律失效。

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。1931年春,国际核物理会议在罗马召开,与会者中有海森堡、泡利、居里夫人等,泡利在会上提出了这一理论。当时泡利将这种粒子命名为“中微子”,最初他以为这种粒子原来就存在于原子核中。


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。泡利预言的这个窃走能量的“小偷”就是中微子。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”。


1933年,意大利物理学家费米提出了β衰变的定量理论,指出自然界中除了已知的引力和电磁力以外,还有第三种相互作用—弱相互作用。β衰变就是核内一个中子通过弱相互作用衰变成一个电子、一个质子和一个中微子。他的理论定量地描述了β射线能谱连续和β衰变半衰期的规律,β能谱连续之谜终于解开了。
美国物理学家柯万(Cowan)和莱因斯(Reines)等第一次通过实验直接探测到了中微子。他们的实验实际上探测的是核反应堆β衰变发射的电子和反中微子,该电子反中微子与氢原子核(即质子)发生反β衰变,在探测器里形成有特定强度和时间关联的快、慢信号,从而实现对中微子的观测。他们的发现于1995年获得诺贝尔物理学奖 。

Tags:中微子,原子物理  
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