书城童书学生最想知道的未解之谜:迷雾笼罩的科学
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第54章 中微子的质量是零吗

在研究放射物质时,科学家们注意到一个现象,原子核放出一个电子(或正电子)的时候,会带走一些能量。经物理学家仔细计算,损失的能量比电子带走的能量大,有部分能量丢失了。但不知道怎么会丢失的。

这一现象,与物理学中的能量守恒定律相违背。难道能量守恒定律靠不住了?

奥地利物理学家鲍利经过研究之后,解释说,放射性物质在放射线中,不仅有电子,同时还有一种我们尚未认识的粒子。就是这个神秘粒子带走了那些丢失的能量。物理学家费米对鲍利的观点十分称赞,他还给这个未露面的粒子取名为“中微子”,即中性的微小粒子。但许多物理学家不相信中微子的存在。为了证明中微子的存在,必须捕捉到中微子。

于是,主张中微子存在的科学家设计了一套严密的捕捉方法。因为中微子是中性的,不带电,不参与电磁作用,它又速度极快,接近光速、穿透力极强,来无踪去无影,这就大大增加了捕捉中微子的困难。从鲍利提出中微子的存在到真正捕捉到,这中间经过25年时间,可想而知其中的艰难程度。

首先提出探索中微子的建议的科学家,是中国人。他就是王淦昌院士。他在1942年设想了一个探测中微子的方法。他的这一建议后来为一位美国科学家所接受。通过实验证实了丢失的能量的确是被中微子带走了。经过10多年的不懈努力,1956年美国物理学家柯文和莱因斯向世界宣布他们捕捉到了中微子。

这两位科学家做了一个很大的探测器,把它埋在一个核反应堆的地下,而且埋得相当深。经过一个相当时间,他们终于测到了从核反应堆中放出来的中微子。这是物理学家首次通过实验证实了中微子的存在,是很了不起的重大发现。不久,物理学家又捕捉到从宇宙空间射来的中微子。

中微子是发现了,但是仍然留下许多难以解释的谜。例如,让科学家们感到奇怪的是中微子数量不够,总是比预期的数量要少,而且这个“漏网”的数量还很大。为什么物理学家不能全部捕捉到中微子呢?另一个不可思议的问题,是中微子的质量问题。质量,是粒子的重要性质。在所发现的粒子中,物理学家都可以测出它们的质量,也不存在什么困难。唯有中微子的质量怎么也定不下来。

美籍华裔科学家,诺贝尔物理学奖获得者杨振宁和李政道经过理论分析,认为中微子的质量是零,即没有质量,所以,在真空中才以光速运动。但是,其他一些物理学家持怀疑态度。他们不相信中微子的质量是零,认为下的结论尚早,需科学实验加以验证。

到底中微子有没有质量呢?前苏联和美国的物理学家进行了卓有成效的测定,他们测出了中微子的质量。但没有多久,别的科学家重复他们的实验时,测出来的质量数据又不一样,很像是零。因此,这一结论又陷入困境之中。最近的报道又称测到了中微子的静止质量。

不论中微子有没有质量,都留下一连串的谜。期待科学家能对这一问题作出一个明白无疑的结论。