第293章 中微子的應用
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林北來到了空間之中。
現在他終於有時間來看一下那個神話級儀器到底有什麽作用了。
之前看過描述是關於中微子的科技,好像是一個通訊裝置。
這個中微子林北也有所了解。
眾所周知,宇宙中有四種基本的力,引力,電磁力,弱力和強力,除了引力之外,&nbp;&nbp;中微子隻參與弱力,所以它們可以穿過一光年厚的鉛牆,也撞不上其他粒子。
也正是因為中微子不容易和其他例子產生反應,因此在很長一段時間內,人類都沒有發現它的存在。
直到上世紀20年代,在眾多實驗中發現貝塔衰變的過程不符合能量守恒定律。
正常來說,中子衰變成一個質子和一個電子,那麽電子的能量應該是中子和質子的能量差,但是實際測量到的電子能量比預測的小很多。
直到十年後有科學家建議可以用一個新的粒子來解釋消失的能量,也就是說中子衰變後產生了一個新的粒子。
不過後來他也覺得這個猜測有些離譜,所以沒有寫進論文中,但是之後費米把這顆心粒子加進了他的理論中,把它取名為中微子。
之後在1956年,終於有科學家用實驗證實了中微子的存在。
他們用兩個裝有100水的容器作為探測器,發現從核反應堆中產生的中微子與容器中的質子作用,發生貝塔衰變,並產生伽馬射線和中子。
直到60年代,新的問題又來了,當時人類已經有能力探測到來自太陽的中微子,甚至有了比較完善的標準太陽模型,可以通過計算太陽核聚變的速率,推算出每一秒有多少個中微子被太陽射出來。
但是在地球上探測到的太陽中微子卻隻有預測的1/3,這讓人們開始懷疑實驗是不是有一些問題。
不過最終的結果證實了理論模型沒有錯,問題出在中微子的性質上。
中國隻有三種味,分別是電子e,渺子μ,&nbp;&nbp;和陶子,他可以隨著時間變化振蕩。
太陽內核隻產生電子微子,但是在穿越真空來到藍星的過程中會來回變味。
中微子振蕩的發現證明了中微子的質量不為零,這個結論也讓科學家們修正了粒子標準模型。
知道了質量不為零,科學家們當然就想要測試它的質量,然而這樣做卻很難,因為中微子隻通過弱力起作用,所以幾乎都是通過觀察貝塔衰變來進行。
有人試圖觀察氚原子的貝塔衰變來找到答案,因為氚電子和有一個質子和兩個中子,比普通的氫原子多了兩個中子,被他衰變產生的電子擁有比較小的能量,非常適合這個目的。
但是現實是很殘酷的,如果說中微子質量有1ev的話,能進入最高能譜的隻有所有電子的1/20萬億。
在宇宙大爆炸發生的瞬間,各種例子不停的產生和泯滅,當宇宙迅速膨脹,粒子密度驟然下降之後,中微子再也撞不到其他的例子,&nbp;&nbp;於是在宇宙大爆炸之後的一秒鍾,中微子停止了和其他粒子的弱力作用,&nbp;&nbp;開始在宇宙中流浪。
到現在為止,這些來自宇宙初期的中微子已經填滿了宇宙的各個角落,但是由於它們的能量實在太弱了,因此根本就無法進行探測。
講完了中微子的基本信息,現在就來說說它有什麽作用。
最基本的就是可以用在核反應堆過程的探測中,建立起新型的傳感器,可以實時監測反應堆的功率。
然後就是在天文學領域,宇宙中有大量的中微子是來自其他地方,通過對它們的研究,可以發現那些非常遙遠的天體。
還有就是在地質學中,中微子在放射衰變過程中會形成,可以使我們研究藍星的地質情況。
最後也就是最重要的用途,既然中微子擁有超強的穿透力,所以就有人在思考能不能用它來傳輸數據,這樣的話,將來通訊就會提升好幾個級別,可以在藍星的各處進行通訊,信號不會衰減,相比傳統的通訊方式來說太優秀了。
這也是林北最看重的作用,甚至可以開發它製作成各種探測器,用來探測深空,或者是對藍星內部進行掃描探測。
林北想到了不死鳥的那個地下神秘基地,也許用它開發出了探測器之後就能夠輕而易舉對整個藍星進行掃描,藍星內部哪裏有什麽東西都可以看的一清二楚,直接就能把那個基地找出來。
當然想要用中微子進行通訊的難度可謂登天,最大的難度就是目前還沒有理論基礎,人們連中微子的質量都沒有測量成功,何談利用它的性質。
更何況想要發射或者捕捉中微子都是很困難的事,不用說控製他攜帶各種信息。
因為它隻參與弱相互作用,而且它的體積實在太小了,因此很難掌控。
想要成功進行通訊,首先要有一個源頭來產生和發射中微子。
這種的話目前有兩種方案,其中一種是通過加速器來產生,比如先發射一束高速運動的質子,擊中靶子,然後會產生大量的介子,介子是非常不穩定的,很容易發生衰變,而衰變產物正是中微子。
隻不過這個方案需要挖隧道,還要建造一個加速器,顯然不太現實。
另一種方案就是借用核反應堆,核反應的過程也會釋放大量的中微子。
隻不過這種方案產生的中微子並沒有可控性。
然後還需要一個接收器,目前全世界的中微子探測機構製造的探測器都是非常龐大的,動輒就是方圓幾十米,裏麵安裝了大量的裝置,就這樣能探測到的還是非常有限。
最後來說一說通訊的方案,如果想要進行模擬通訊,就需要通過控製中微子的發射劑量來代表信號強度的大小。
而如果是數字通訊的話,就是通過二進製代碼,發射中微子為一,不發射則為零。
這些都是科學家們對中微子通訊的假想,以現在的科技水平想要實現還很難。
而林北看到的那個巨大的裝置,顯然並不是這幾種方案中的任何一種,包括那個蜘蛛機器人身上的中微子發射裝置也是非常微小。
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