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日本和加拿大科学家获2015诺贝尔物理学奖

发布时间:2020-03-23 11:59:36 阅读: 来源:领花厂家

瑞典皇家科学院刚刚宣布,日本科学家梶田隆章(Takaaki Kajita)和加拿大科学家阿瑟-麦克唐纳(Arthur Donald)由于发现中微子震荡而取得2015年度诺贝尔物理学奖。今年的诺贝尔物理学奖获奖人解决了中微子之谜,从而开启了粒子物理学研究的崭新篇章。物理学家梶田隆章和阿瑟-麦克唐纳(Arthur B. McDonald)分别来自两个大型研究团队:超级神冈探测器团队和萨德伯里微中子观测站,他们发现了中微子在飞行进程中的转变现象。

搜索正在进行——在地下深处,巨大的研究设施中数以千计的探测器正等待着时机,以揭开中微子的谜团。1998年,梶田隆章首先发现中微子仿佛存在转变现象,在它们抵达日本超级神冈探测器的进程中,中微子的情势仿佛产生了改变。这1探测设施所捕捉到的中微子是宇宙射线与地球大气层相互作用所产生的。

与此同时,在地球的另外一端,加拿大萨德伯里微中子观测站的科学家们正在展开对来自太阳的中微子的研究工作。2001年,由阿瑟-麦克唐纳带领的研究组首次证明这些中微子一样存在类似的转变现象。

因而这两项实验的结果致使了一种新现象的发现——中微子震荡。而更进一步的意义还在于,曾长时间被认为是没有质量的中微子其实是有质量的。这不管是对粒子物理学还是对我们理解宇宙的本质都具有极重要的意义。

我们生活在一个中微子的世界里。每秒都有数以万亿计的中微子通过你的身体。但你看不到它们,也感受不到它们的存在。中微子几近以光速在宇宙中传播,几乎不与物资产生相互作用。那末它们究竟来自何方?

其中一些中微子是在宇宙大爆炸中产生的,其他则产生于空间或地球上的各种不同进程当中——从恒星衰亡时的超新星爆发,到核电站内的反应堆,和自然产生的放射性衰变进程等等。乃至在我们的身体内部,平均每秒也有超过5000个中微子在钾的同位素衰变进程中被产生出来。在抵达地球的中微子中,大部分都源自太阳内部的核反应进程。在全部宇宙中,中微子的数量仅次于光子,是宇宙中数量最多的粒子之一。

但是,长期以来科学家们乃至都没法确认中微子是不是真的存在。事实上,当中微子的概念最早由物理学家沃尔夫冈·泡利(Austrian Wolfgang Pauli)提出来时(泡利是1945年诺贝尔奖获得者),他的主要目的是想为由于β衰变进程中仿佛表现出来的能量不守恒现象而感到失望的物理学家们找到一个解释。β衰变是原子核衰变的一种情势。在1930年12月,泡利以“亲爱的(从事)放射性(研究的)女士们和先生们”开头,致信给他的物理学同行。在这封信中,泡利提出,β衰变进程中的一部分能量可能是被一种具有电中性,弱相互作用且质量极小的粒子所带走了。但乃至是泡利本人也几近不相信这样一种粒子是真实存在的。听说他曾说过这样的话:“我做了一件糟的事情,我提出了一种不可能被探测到的粒子。”

不久以后,意大利物理学家费米(Enrico Fermi,1938年诺贝尔物理学奖获得者)提出了一种优雅的理论,并且其能够将泡利所提出的这类质量极小且具有电中性的粒子也包括在内。这类粒子被称作“中微子”。没有人会想到,这类小小的粒子将引发粒子物理学乃至宇宙学的革命。

但人们还需要等待大约1/4个世纪才能真正等来中微子被真正发现的日子。机会出现在1950年代,当时由于核电站的建设,大量中微子从中产生。在1956年6月份,两名美国物理学家弗雷德里克·莱因斯(Frederick Reines,1995年诺贝尔奖获得者)和克莱德·科温(Clyde Cowan)给泡利发去一封电报——中微子在他们的探测器中留下了踪影。这1发现证明这类鬼魅般的粒子是真实存在的。

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