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青春派

奇妙的中微子：物理学家一直在寻找的幽灵粒子_我的网站

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A | 1月15日，据外媒报道，每天的每一秒，你都会受到来自宇宙深处数万亿次原子粒子的攻击。它们在宇宙飓风中穿过你的身体，以接近光速的速度轰击。

B | 26일 양기대 전 국회의원이 국토교통부 청사 앞에서 ‘신천~하안~신림선 제5차 국가철도망 구축계획 반영하라’는 피켓을 들고 1인시위를 하고 있다. 양 전 의원 측 제공 재선 광명시장을 지낸 양기대 전 국회의원이 국토교통부 제5차 국가철도망 구축계획에 신천(시흥)~하안(광명)~신림(관악) 지하철 노선을 반영해달라고 촉구했다. 양 전 의원은 26일 국토부 청사 앞에서 ‘신천~하안~신림선 제5차 국가철도망 구축계획 반영하라’는 피켓을 들고 구호를 외치며 1인시위를 벌였다. 그는 “광명시민들이 오랫동안 요구해 온 신천∼하안∼신림선이 이번 제5차 국가철도망 구축계획에 반드시 포함돼야 한다는 절박한 마음을 정부에 전달하기 위해 직접 행동에 나섰다”고 밝혔다. 양 전 의원에 따르면 현재 광명시는 곳곳에서 대규모 재건축·재개발 사업이 진행돼 도심 교통 혼잡이 갈수록 심화하는 상황이다. 특히 하안동 일대는 서울로 직결되는 지하철 노선이 없어 주민들이 출퇴근 시간마다 극심한 불편을 겪고 있다. 여기에 향후 광명·시흥 3기 신도시가 조성되면 인구와 교통 수요가 대폭 늘어날 것으로 예상돼 교통난은 더욱 심각해질 전망이다. 도로 확충만으로는 한계가 뚜렷한 만큼, 광명과 서울을 잇는 새로운 철도망 구축이 시급하다는 것이다. 국토부는 이르면 9월 제5차 국가철도망 구축계획을 발표할 예정이나 신천~하안~신림선의 반영 여부는 아직 불투명하다. 국가철도망 구축계획은 중장기 철도 건설의 기본 방향이자 사업 추진의 근거인 만큼, 이번 계획에 반영되지 않으면 사업 추진이 장기간 지연될 수밖에 없다. 양 전 의원은 “광명시민들이 한마음으로 구로차량기지 광명 이전을 막아냈던 것처럼, 이번에도 광명시장과 국회의원, 시의회가 앞장서고 시민들이 힘을 모아 신천∼하안∼신림선의 국가철도망 구축계획 반영을 반드시 관철해야 한다”고 했다. 이어 “신천∼하안∼신림선은 광명과 시흥, 서울 서남권을 연결하고 수도권의 교통망을 한 단계 발전시키는 광역교통 인프라”라며 “정부가 광명시의 현재와 미래 교통 수요를 종합적으로 고려해 전향적인 결정을 내려야 한다”고 강조했다. 끝으로 양 전 의원은 “광명의 미래 교통 수요를 감안한다면 신천∼하안∼신림선은 더 이상 미룰 수 없는 사업”이라며 “정부가 시민들의 목소리에 귀 기울여 제5차 국가철도망 구축계획에 반드시 반영해 주기를 촉구한다”고 말했다.。它们来自整个天空，很容易在白天或晚上穿越地球的大气层。然而，我们并没有意识到这一切，似乎是无害的。到底发生了什么？这些微小的电中性粒子叫做中微子。1934年，著名的美籍意大利物理学家恩里科·费米提出了这个术语。在意大利语中，“中微子”的字面意思是“微小的电中性粒子”。

C | 中微子的概念实际上是物理学家试图解释一种奇怪的核反应。有时有些元素是不稳定的。

D | 如果它们单独存在很长一段时间，它们就会分裂并转化为其他元素。准确地说，它们比元素周期表上的其他元素要轻。此外，电子在转变过程中产生。20世纪20年代，物理学家通过对这些衰变过程的仔细观察和分析，发现了一些能量守恒的小现象。

E | 换句话说，过程开始时的能量略大于结束时的能量。从数学上讲，这是没有意义的。真奇怪！一些物理学家假设存在一个全新的粒子。这些粒子携带着缺失的能量。

F | 它们很小，很轻，没有电荷。它们可以悄悄地避开探测器的观察。用了几十年的时间证明中微子的存在，这些微小粒子的神秘性是显而易见的。1956年，中微子被归类为一类已知的、测量过的、并被结果证实的粒子，事情变得更加奇妙。最合适的“味觉”问题出现在μ子的发现上。有趣的是，当中微子的概念被提出时（20世纪30年代），μ介子也被发现了。μ子几乎和电子一样带电和旋转。它的特点是它的质量大约是电子的200倍，所以可以想象它是一个“加重的”电子。μ介子参与特定类型的反应，但通常不会持续很长时间。

G | 由于μ介子的尺寸很大，因此非常不稳定，并且很快（1到2微秒）衰变为较小的粒子。

H | 物理学家已经对这个过程了解很多了，但它与中微子的故事有什么关系呢？物理学家已经注意到，表明中微子存在的衰变反应总是产生一个电子，而不是μ子。在其他反应中，μ子出现，而不是电子。为了解释这些发现，物理学家推测某些中微子（不是其他类型的中微子）在某些衰变反应中总是与电子配对，而μ子必须与一些未发现的中微子配对。毕竟，电子“友好”中微子不能解释对μ介子事件的观察。搜索一直持续到现在。

I | 到1962年，物理学家终于锁定了第二类中微子。起初它被称为中子，但物理学家最终选择了一个更合理的术语，μ介子中微子，因为它总是在反应中与μ介子成对出现。有两种中微子被证明是存在的。自然界还有什么惊喜吗？1975年，斯坦福线性加速器中心（2008年改名为SLAC国家加速器实验室）的研究人员筛选了大量数据，以揭示存在质量大于电子和μ子的基本粒子：τ子。这个粒子的质量是电子的3500倍，它是一个相当大的粒子！所以问题出现了：对于这三种粒子，电子，μ子和μ，除了电子和μ子中微子之外，还有对应于μ的中微子吗？它可能存在，也可能不存在。可能只有两个或四个中微子。也许有17种…自然从来没有完全满足我们的期望，所以现在没有理由得出结论。

J | 几十年来，物理学家们通过大量的实验和观察来说服自己，第三中微子应该存在。

K | 但直到千禧年，费米实验室的一项特殊实验才最终成功。

L | 2000年7月，甜甜圈实验合作项目宣布了中微子的发现。那么，为什么我们如此关心中微子呢？从第二次世界大战到现在，我们已经追了70多年了？为什么一代又一代的科学家对这些微小的电中性粒子如此着迷？原因是中微子继续超出我们的预期。很长一段时间，我们甚至不知道它们是否存在；很长一段时间，我们确信它们根本没有质量，直到实验结果告诉我们这些微小的粒子一定有质量。它们有多少质量仍然是物理学家正在探索的问题。此外，中微子在繁殖过程中振荡“味道”的习性非常烦人，但在产生和检测中微子时，它们有一个清晰的味道。在粒子物理学中，“味觉”是基本粒子的量子数。物理学家们还推测，可能还有另一种中微子，惰性中微子，可以由中微子振荡产生，而无需任何常规的相互作用。