探索中微子
　　最近，人们“谈微色变”，确实，近段时间物理学上发生了一件意义非凡的事：中微子超光速了！
　　意大利格兰萨索国家实验室“奥佩拉”项目研究人员使用一套装置，接收730 km外欧洲核子研究中心发射的中微子束，发现中微子比光子提前60 ns到达，即每秒钟多“跑”6 km。观测到中微子超光速的现象不止这一次，在过去两年里，这个团队一共观测到1.6万余次。这些科学家经过反复检测，对仪器进行反复调试，其结果都是一样，中微子超光速60 ns！他们没有找到原因，只能将此实验结果公布出来并且递交给欧洲核子研究中心，这一实验结果让科学家们沸腾了，如果这一现象被证实，那么爱因斯坦的相对论将受到挑战，近代物理学将被改写，这将是1次伟大的物理变革。于是，人们开始推测中微子超光速的原因，其中不乏虫洞说，以及维度说。有人认为中微子进入虫洞，导致超光速，有些人则认为中微子抄了其他维度的“近路”，导致超光速。当然还有其他的学说，可是接下来的调查结果无疑是给这些学说都泼了一盆冷水。
　　首先是欧洲核子研究中心物理学家埃利斯认为，如果科学家先前研究1987a超新星发出的中微子脉冲适用于所有中微子，这颗超新星发出的中微子应比它发出的光提前数年到达地球。然而，观测显示，这些中微子只早到数小时，那么，这将难以符合“奥佩拉”项目观测结果。在接下来的调查中，欧洲核子研究中心的研究人员认为，“奥佩拉”的实验存在误差，中微子超光速很有可能是由于卫星误差造成的，对卫星误差进行分析发现，其误差恰好为60 ns。“奥佩拉”实验99%就是由于这个误差造成的，最终中微子超光速事件才算得以平息，相对论的地位依旧没能逾越。
　　关于中微子，大家也许都不怎么熟悉，它是一种神奇的粒子：中微子不带电，自旋为1/2，质量非常轻（甚至是没有静质量），以接近光速运动，而且只参与非常微弱的弱相互作用，具有最强的穿透力，可穿越地球直径那么厚的物质。但是在100亿个中微子中，只有1个会与物质发生反应，因此，它直到20世纪才被发现，人们对它的了解远少于其他基本粒子。
　　中微子共有3种：电子中微子、μ中微子和τ中微子，而每一种中微子都有与其相对应的反物质。电子中微子总伴随着电子，μ中微子总伴随着μ子，τ中微子总伴随着τ子，3种中微子的命名因此而来。目前，在实验中只找到了电子中微子和μ中微子，而τ中微子还未在实验中直接发现。
　　关于中微子，它到底存在着多少秘密呢？首先是它的静止质量尚未直接测到，大小未知。其次，它的反粒子是它自己还是另外1种粒子？如果是另外一种粒子，那么它的反物质定义会是什么？它与它的反粒子会不会发生湮灭。第三，中微子振荡还有两个参数未测到，而这两个参数很可能与宇宙中反物质缺失之谜有关。最后，它有没有磁矩，等等。
　　关于中微子静止质量，以前人们一直认为它的静止质量为0，可是近年来的一些科学观测结果似乎否定了这一结论。美国斯坦福大学的科研人员对最近24年来人类探测中微子所获数据进行分析后发现，从太阳飞向地球的中微子流运动具有某种周期性，每28天为一个循环，这几乎与太阳绕自己的轴心自转的周期相重合。这个发现表明：中微子流有着自己的磁矩。既然有磁矩，就应有静止质量，而且它将会有内部结构。以磁矩的概念来说，磁矩是由于内部带电在进行自旋时形成电流，从而产生磁矩，那中微子的内部结构中会有带电结构吗？就像中子一样，对外表现为不带电，但它的内部结构夸克是带电的，因此中子有磁矩。如果中微子内部有带电结构，它的内部组成会是什么？目前科学家认为，中微子的质量小于电子质量的百万分之一，如果中微子内有类似夸克的粒子，那它会是什么呢？它带电，却远小于电子的质量，从现代物理学来说这似乎难以解释，而兴许中微子内部就有这样的粒子——带电但质量却远小于电子的质量。
　　这仅仅只是中微子具有磁矩的猜想，那么通过这个实验现象，我们兴许会想到另外一种奇特的粒子：磁单极子，它是一种理论上存在，现实中却从未找到过的粒子。如果磁单极子存在，那它就应该不是由环形电流产生的磁场了，那么，中微子会不会就是这样一个磁荷，即磁单极子？科学家认为，磁与电应当是一种高度对称的概念，既然有电荷存在，也就会有磁荷的存在，即磁单极子。从一些粒子的衰变中我们知道，大部分粒子最终衰变成为光子或电子或中微子。按照这种电与磁高度对称的概念，如果说光子是电磁的整体，电子代表电，那么还应当有一种是代表“磁”，会不会中微子就代表着这个“磁”，也就是说中微子就是磁单极子？可是按照科学家们的推论，如果磁单极子存在，它的体积和质量都将“大得惊人”，这就与中微子是磁荷相违背了。可能是磁单极子质量的理论推算错了，也可能中微子就是磁单极子，这种未知性谁又能说清呢，毕竟这些仅仅只是猜想。
　　关于中微子的反粒子，也是科学家们一直争论的话题。目前科学家只发现中微子的反粒子仅仅自旋以及轻子数与中微子相反，没有其他不同之处。它的反物质定义与我们所熟悉的反物质定义大不相同，这样我们便会有一个疑问：中微子与反中微子相遇会不会发生湮灭？如果不能，它们便是两种粒子，而不能称之为反粒子；如果能，才说明中微子具有反粒子。不仅中微子具有振荡，反中微子同样有此性质，即3种中微子能够互相转换，可是至今还没有一个合理的科学解释来阐明中微子振荡现象，而这是否就表明这3种中微子之间仅仅存在着质量差异？目前中微子振荡的另外两个参数还未测定出来，而这两个参数很可能与宇宙中反物质缺失之谜有关。
　　中微子藏有太多的秘密，想要初步了解宇宙，我们就必须完全了解中微子，可是它的数量比光子还要多。如果连中微子的知识都不能完全掌握，那么人类对宇宙中的奥秘也将揭开不了多少。
　　一旦人类完全掌握了中微子的性质及内部构造，许多宇宙谜团兴许都将逐个揭晓，宇宙的暗物质与反物质兴许都将会与中微子“扯上”关系。可是人类目前的科学水平还不能完全了解中微子，我们只能去猜想，就像我们猜想磁单极子、希格斯粒子和引力子一样。终有一天，人们会从各种实验当中寻求出真相，而这些可观的结果就得需要我们这一代人努力奋斗了。

         本文摘自《科学之友》第2期

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