不腦殘科學：世界上最純淨的水能喝嗎

世界上最純淨的水，這水沒有任何雜質，都是純淨的，有五萬噸。但是這些純淨水不是用來喝的，是用來做物理實驗的。這個就是日本的超級神岡探測器，用來探測中微子。

中微子是一種不帶電的，幾乎以光速運動的。質量雖然不是零，但是非常接近零的粒子。這種粒子數量龐大，每秒有千億級的中微子穿過你指甲蓋兒大小的面積，中微子除了很輕很小不帶電，它還有一種至今我們都不是完全理解的現象，叫中微子振蕩。

咋回事呢？就是中微子其實不止一種，目前我們發現的中微子有三種，分別叫電中微子、繆中微子和套中微子，三種中微子的質量不一樣，都不帶電。所謂中微子振蕩現象是說中微子隨著時間的推移，會在三種中微子當中來回切換，就像一口鐘的表面，隨著時間的推移，中的指針指的時間不一樣，就會變成不同的中微子。

這就是中微子振蕩現象。神鋼探測器就是最早用來證實中微子振蕩現象存在的，中微子振蕩其實是理論預言先於實驗驗證的。上世紀六十年代，關於太陽內部成分以及核反應的研究進展比較快。根據理論，太陽每秒鐘發射到地球上的中微子的數量是可以算出來的。

但是根據實驗，我們發現能探測到的中微子居然只是算出來的中微子的三分之一左右，有一大半的中微子居然沒了。這個就很弔詭了，是算錯了嗎還是實驗做錯了呢？這個就是著名的太陽中微子問題。一九六八年的時候，有一個義大利物理學家提出的理論，說的是並非中微子消失了，而是中微子在傳播過程中變成了其他種類的中微子。

所以實驗如果只能探測電中微子的話，沒有辦法探測到其他兩種，因此你就會覺得少了百分之七十。中微子振蕩的理論直到二零零一年才被神經探測器證明。神崗探測器是建立在一個廢棄的礦井以下一千米深處，為什麼要礦井？為什麼要那麼深呢？這是因為從宇宙中進入地球，除了各種光線以外，還有很多宇宙射線，射線裡面有各種各樣的粒子，這些粒子會干擾實驗結果，所以選擇礦井底下。大部分的粒子都會被礦井過濾，所以礦井可以被認為是個大過濾器，但是中微子不帶電，很小、很輕，穿透性好，這樣就可以保證進入神鋼探測器的是比較純淨的中微子把能攔的都給攔住了，攔不住的就是中微子了。

神崗探測器的水必須非常純淨，這樣才能夠保證除了中微子的反應以外，不會發生其他反應。反應過程簡單來說就是中微子跟水分子裡的質子反應。所以神鋼探測器裡面有一萬三千多個金子做的反應，它的氣中微子跟質子發生反應以後會產生切倫科夫輻射，就是中微子跟質子反應以後，伴隨產生的正電子在水中的運動速度會超過水中的光速，所以就會發生切倫科夫輻射。

通過研究切倫科夫輻射的性質，就能知道中微子的性質。這一萬三千多個探測器是金子做的，老貴了。探器證明了中微子振蕩，就是太陽過來的中微子裡面是三種中微子都有的，並且互相轉化。

神崗探測器開埠至今已經獲得了兩個諾貝爾獎了，期待在未來還有更大的作為。造價是六億美金左右。跟對撞機比那是便宜多了。點讚討論一下。你覺得我國到底要不要造更高級的對撞機？