說起日本的水,想必大家最先想到的可能就是福島核廢水事件,但除了核廢水,日本還在進行一項與水有關的大型項目。日本拟計劃在一千七百多米深的地下埋藏26萬噸“超純水”,日本表示這項工程意義重大,如果取得突破性進展,将會極大的提高日本的國際地位。超純水與普通的水有什麼區别?日本不惜花費巨資進行“藏水”,究竟是出于什麼目的?
1982年,日本在飛驒市神岡町的茂住礦山中建造了一個秘密裝置,這個裝置被隐藏在距離地表1000米深的廢棄礦井中,為了建造它,日本投資了7億人民币,并表示後續投資甚至會超過50億元。這個秘密裝置的名字叫做超級神岡探測器(スーパーカミオカンデ)。
超級神岡探測器全稱超級神岡中微子探測實驗,它的主體是一個高41.4米,直徑39.3米的巨大不鏽鋼圓柱形容器,這個容器就是專門用來裝超純水的。目前這個裝置裡面已經裝有5萬噸超純水,日本的科學家在裡面研究了20多年。那麼這個超純水究竟是用來做什麼的?為何日本不惜巨款也要研究它?
超純水按照字面意思,也就是非常純淨的,沒有一絲雜質的水。它也叫做UP水,指的是電阻率達到18 MΩ*cm(25℃)的水。我們平時喝的水中含有各種礦物以及其他微量元素,并不是純淨的水,而超純水中除了構成水的最基本的氫氧原子外,幾乎不再含有任何其他雜質,純淨程度近乎100%。超純水的制作非常麻煩,要經過蒸餾,去離子化,反滲透等衆多工序,一般來說除非專業人員需要,否則不會有人費時費力地制作這種東西。超純水能夠應用于各種尖端的科學領域,而日本花費巨資研制超純水,為的就是想要在一種最尖端的科學領域取得成就,這個領域就是關于中微子研究。
中微子被科學家們稱為“宇宙幽靈”,它是目前人類已知的最神秘的物質之一。中微子的體積很小,質量輕到可以忽略不計,隻有電子的百萬分之一,它們的速度接近光速,能夠在宇宙間自由的航行。中微子本身不帶電荷,它們并不參與電磁相互作用于強相互作用,隻會參與弱相互作用和引力相互作用,但都非常的微弱。
中微子究竟有多麼神奇呢?它能夠輕易穿過諸如人體,山川,甚至星球,每一秒鐘就會有萬億個中微子穿過我們的身體,但我們對此毫無知覺,因此中微子被稱為“宇宙中的幽靈”。在十九世紀末期,人們對放射性進行研究時意外發現了中微子,它是組成自然世界的最基本的粒子之一,1933年中微子被正式命名,此後經過了20多年,直到1956年科學家們才真正的觀測到它的身影,因為這次觀測,美國物理學家萊因斯也獲得了1995年的諾貝爾物理學獎。
中微子太小,小到可以将其他物質忽略從而直接穿過,隻有極小的概率與其他物質發生極其微弱的反應。當中微子與某個電子發生碰撞時,電子就會受到來自中微子的能量,進而發出一種名為切倫科夫輻射的藍色光。捕捉到這種光,就等于捕捉到了中微子,而中微子探測器就是專門用來捕捉這種光的裝置。日本的超級神岡探測器中布置了11200個光電倍增管,它們能夠将切倫科夫輻射産生的光放大很多倍,這樣人們就可以順利的觀測到閃光的過程了。
1987年,日本科學家小柴昌俊就是通過超級神岡探測器觀測到了大麥哲倫星系中某個超新星釋放的中微子,從而獲得了2002年的諾貝爾物理學獎。不僅如此,在中微子領域,日本憑借着超級神岡探測器有着許多重大的發現,在國際上處于領先地位,這也是日本願意花費重資擴建超級神岡探測器的原因,他們想要将目前的設備從5萬噸超純水增加到26萬噸,讓日本的中微子領域更加權威。中微子是構成世界的基本物質,對于它的研究成果很可能成為改變世界的力量,如果能夠成功運用,将會是超乎人們想象的變革。
世界上擁有中微子探測儀的國家目前隻有日本,美國,加拿大等極少數國家,他們掌握着中微子研究的頂尖技術和研究成果,也給他們帶去了無數的諾獎。肯定有很多人想問,我國有沒有中微子觀測站呢?答案是肯定的,雖然我國在此方面起步較晚,但一直在奮起急追。2003年大亞灣反應堆中微子實驗方案誕生,用于研究中微子震蕩方面的問題,不過該裝置已經在2020年12月退役了。
而根據今年5月中科院高能物理研究所的消息,在廣東省江門打石山地下700米的地方,中國新一代大型中微子研究項目,江門中微子實驗正在建設當中,用不了多久就會正式服役。江門中微子實驗室采用了衆多全新的技術,處在國際領先水平,将會讓我國在中微子方面的研究進入到新的階段。
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