北京時(shí)間11月28日消息，據(jù)英國(guó)《泰晤士報(bào)》報(bào)道，日本超級(jí)神岡探測(cè)器(Super-K)計(jì)劃是有史以來(lái)人類(lèi)進(jìn)行的最為復(fù)雜的科學(xué)試驗(yàn)，這項(xiàng)計(jì)劃涉及到一個(gè)巨大的地下洞穴、5萬(wàn)噸超純水和數(shù)千個(gè)非常輕巧的靈敏探測(cè)器，該計(jì)劃從24日開(kāi)始進(jìn)行。它的目標(biāo)是捕獲中微子。
盡管中微子是宇宙中最普遍的一種粒子，但是由于它的質(zhì)量會(huì)在瞬間消失，又缺少電荷，幾乎無(wú)法跟任何普通物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，要想研究中微子非常困難。因此，與電子或夸克等其他基本粒子相比，人們對(duì)中微子的了解更少。如果一切進(jìn)展順利，科學(xué)家將能利用日本的超級(jí)神岡探測(cè)器，首次探測(cè)到中微子的固有特性。這臺(tái)機(jī)器在24日首次成功發(fā)現(xiàn)中微子，在以后的研究中，它應(yīng)該能更加精確地估算出中微子的質(zhì)量，并確定控制這種粒子的行為的基本法則。
科學(xué)技術(shù)設(shè)施研究理事會(huì)(Science & Technology Facilities Council, STFC)會(huì)長(zhǎng)基斯·梅森(Keith Mason)教授說(shuō)：“中微子極難發(fā)現(xiàn)，但是通過(guò)目前正在進(jìn)行的這項(xiàng)試驗(yàn)，我們很快就能對(duì)這種令人難以捉摸的粒子有更多了解，并弄明白它們?cè)谟钪嫘纬蛇^(guò)程中所扮演的角色，從而改進(jìn)我們的粒子物理學(xué)模型。”該理事會(huì)給超級(jí)神岡探測(cè)器計(jì)劃捐了1430萬(wàn)英鎊。
這個(gè)國(guó)際性計(jì)劃將向日本西海岸附近的超級(jí)神岡探測(cè)器發(fā)射最為猛烈的中微子束，這些中微子束是在日本東海岸大約295公里的地下生成的。中微子幾乎不跟任何物質(zhì)相互作用，這意味著在傳輸過(guò)程中并不需要管道，中微子能毫不費(fèi)力的以接近光速的速度穿過(guò)地球。
中微子分為三種類(lèi)型，它們分別是電子中微子(electron neutrino)、介子中微子(muon neutrino)、τ子(陶子)中微子(Tau neutrino )，它們跟人們更加熟悉的帶電粒子電子、μ介子和tau相對(duì)應(yīng)。最近科學(xué)家發(fā)現(xiàn)中微子的一個(gè)奇怪特性，它在太空中穿行時(shí)，能有規(guī)律地從一種類(lèi)型轉(zhuǎn)變成另一種類(lèi)型，這一結(jié)果被稱(chēng)作“中微子振蕩(neutrino oscillations)”。不過(guò)科學(xué)家目前還不清楚中微子怎樣以及為什么能實(shí)現(xiàn)這種轉(zhuǎn)變。
科學(xué)家希望通過(guò)向超級(jí)神岡探測(cè)器發(fā)射一束強(qiáng)烈的介子中微子束，測(cè)量它們中有多少轉(zhuǎn)變成其他電子中微子，可以更好地了解這種粒子的性質(zhì)。每秒從這個(gè)探測(cè)器穿過(guò)的數(shù)萬(wàn)億顆中微子中，只有為數(shù)不多的一些會(huì)被該探測(cè)器捕捉到。而且只有當(dāng)電子中微子與水里的氫原子核發(fā)生反應(yīng)，轉(zhuǎn)變成電子時(shí)，科學(xué)家才能發(fā)現(xiàn)它。這種電子在真空的速度大約是光速的99.999%，在水中的傳播速度比光速更快，它的速度變慢時(shí)，會(huì)發(fā)射出藍(lán)光。地下洞穴周?chē)惭b的數(shù)千個(gè)電燈泡形狀的傳感器，能夠捕捉到這些光。
超級(jí)神岡探測(cè)器大約有1公里深，位于神岡莊 (Kamioka)一個(gè)廢棄的礦井里。它由一個(gè)盛著5萬(wàn)噸超純水的圓柱形不銹鋼罐組成。這個(gè)容器里面對(duì)面安裝了1.1萬(wàn)多個(gè)光電倍增管，用來(lái)收集大罐發(fā)射的藍(lán)光。歐洲粒子物理研究所的大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)進(jìn)行一年多的撞擊試驗(yàn)獲得第一批結(jié)果被公布幾個(gè)小時(shí)后，超級(jí)神岡探測(cè)器發(fā)現(xiàn)了第一批中微子。倫敦大學(xué)帝國(guó)理工學(xué)院的戴夫·瓦克(Dave Wark)教授是這項(xiàng)計(jì)劃的發(fā)言人，他說(shuō)：“這是很多人不懈努力的結(jié)果，我認(rèn)為有理由慶祝一番。”