日本在地下1000米深處，存儲了5萬噸超純水，20多年來目的何在？

在日本池野山地下1000米的地層深處, 有一個相當於15層樓高的神祕建築, 它的官方名稱是超級神崗探測器。 1996年至今,這座承有5萬噸百分百純淨水的探測器, 已經爲日本製造了數個諾貝爾物理學獎級別的成果, 而它所探測的就是有着宇宙幽靈之稱的中微子。 今天的物理學家告訴我們, 人類所在的物質世界是由各種基本粒子構成的, 而中微子也屬於基本粒子之一, 不過中微子有着非常奇特的性質, 那就是雖然它的數量極其之多, 是宇宙中數量最爲龐大的粒子之一, 但由於它屬於中性粒子, 所以它不參與電磁相互作用, 這就導致儘管每秒有十萬億個中微子正在穿過你的身體, 但你卻渾然不知, 太陽射向地球的中微子更是隻有十萬億分之一, 被地球上的物質吸收, 剩下的中微子都穿過地球飛向宇宙深處了。 不過,中微子極難與其他物質發生相互作用, 但當它在水中運動時, 還是有極小的概率與氫原子或氧原子發生反應的, 且由於光在水中的速度只有真空中的75%, 因此接近光速飛行的中微子在水中的速度比光速還快, 這樣一來就像飛機超音速產生音爆一樣, 中微子在水中也會因爲超光速而發出獨特的切倫科夫輻射光。 日本之所以要在1000米深處的地下存儲5萬噸超純水, 就是爲了儘可能避免除中微子以外其他宇宙射線的干擾, 並確保中微子產生的切倫科夫輻射光能被準確地記錄下來。 恆星物理學家的計算表明, 太陽每產生三個光子就會伴隨產生兩個中微子, 但在相當長一段時間內, 地球上探測到的太陽中微子數量只有理論計算的三分之一, 剩下的三分之二去哪了?沒有人知道。 1987年2月23日, 天文學界目睹了一次發生在16萬光年外, 納麥哲倫星雲中的超新星爆發事件, 但這次超新星爆發所生成的中微子數量並沒有和太陽中微子一樣消失三分之二, 於是物理學界猜想, 中微子應該有三種而不是一種, 且三種中微子之間還會相互轉化。 這種被稱爲中微子振盪的理論預測, 在1998年被日本超級神崗探測器首次確認存在, 這一突破也讓負責中微子項目的小柴昌俊獲得了2002年的諾貝爾物理學獎。 從預言存在到發現再到確認中微子振盪, 物理學界用了將近一個世紀, 但有關中微子的其他信息人類還一無所知。 也正因爲如此,中微子相關的研究現在已經成了物理學的熱門之一。 2027年之前, 日本超級神崗升級版頂級神崗探測器將開始收集中微子數據, 儲水26萬噸的頂級神崗將擁有數倍於超級神崗的探測能力。 而我國的江門中微子實驗最早將於2022年開始收集數據, 這個位於地下700多米深處的中微子探測設施將進一步揭開中微子的神祕面紗, 並且還有可能產生諾貝爾物理學獎級別的科研成果。 在科幻作品裏,中微子還是最理想的信息傳遞手段, 因爲它幾乎不與其他物質發生作用, 所以理論上一束攜帶信息的中微子可以將信息傳遞到宇宙任何地方, 且不會像電磁波一樣發生畸變丟失信息。