探索宇宙

太陽中微子失蹤之謎

中微子是一種非常奇特的粒子,它不帶電,質量很小,大約隻有電子質量的幾百分之一。早在本世紀30年代初期,科學家就根據理論推測出,在原子核聚變反應的過程中,不僅會釋放出大量的能量,而且還一定會釋放出大量的中微子。到了20世紀50年代中期,科學家通過實驗證實了中微子的存在。

中微子的發現引起了天文學家的注意,於是他們開始了對太陽中微子的觀測和研究。太陽的能量,來自四個氫原子核合成一個氦原子核的聚變反應。在太陽內部,時時刻刻都在進行著大規模的核反應,因此,中微子也時時刻刻從太陽內部大量地產生出來。中微子有一種奇特的性質,就是它的穿透能力極強,任何物質都難以阻擋。中微子從我們身上貫穿而過,我們毫無感覺。中微子不論碰上地球還是月球,都可以輕易地一穿而過。大量的中微子從太陽內部產生以後,就浩浩****、暢行無阻地射向四麵八方。地球表麵每平方厘米的麵積上,每秒鍾就要遭受到幾百億個太陽中微子的轟擊。

長期以來,人們隻能根據觀測太陽表層來推測太陽內部的狀況。中微子卻是直接從太陽內部跑出來的,它們一定會給人們帶來有關太陽內部狀況的寶貴信息。因此,天文學家對太陽中微子的觀測和研究非常重視。最早開始探測太陽中微子的,是美國布魯黑文實驗室的物理學家戴維斯和他的同事們。他們在南達科他州地下深1000多米的一個舊金礦裏,安放了一個特製的大鋼罐子,裏麵裝著38萬公升四氯乙烯溶液,用它作為俘獲中微子的“陷阱”。當中微子穿過這個大罐子時,就會和罐中的四氯乙烯溶液發生反應,生成氬原子,並放出電子。用計數器測出產生了多少氬原子,就可以知道有多少中微子參加反應了。

戴維斯等人經過多年的努力,到了1968年,終於探測到太陽中微子。然而,出乎人們意料的是,他們所探測到的中微子數目比原先預期的要少得多,仿佛有大量的太陽中微子失蹤了。這是為什麽呢?難道太**本沒有產生這麽多的中微子嗎?這個問題引起了科學家的極大重視,成為著名的中微子失蹤之謎。

關於太陽中微子失蹤的原因,目前科學家認為有好幾種可能。第一種可能是目前人們對太陽內部狀態的認識有差錯,很多天文學家對標準太陽模型提出了很多修改方案,但是始終還沒有哪一種修改意見能圓滿解釋這個問題;第二種可能是現有的原子核反應理論尚有問題;第三種可能是人們對中微子本身的認識並不全麵。還有一種可能是太陽內部產生的中微子有很大一部分迅速地改變了本來的麵目,所以人們沒能探測到它們。但是,究竟誰是誰非,科學家們還不能下最後的結論。

為了早日揭開太陽中微子之謎,近年來,科學家正在推進新的中微子探測計劃。看來,人們為此還須付出長期的堅持不懈的努力。