編輯 | 角落(上??萍紙螅?/p>
我們居住的地球是一個名副其實的水球,有71%的面積都是水,但能夠供人類飲用僅僅占2.53%,加上工業(yè)的發(fā)展,很多水資源都遭到了污染,所以現(xiàn)在我們?nèi)粘I畹娘嬘盟际沁^濾后的純凈水。
那什么才是世界上最純凈的水?好像一直沒有一個準(zhǔn)確的答案。是希臘的melissani湖,菲律賓的鏡湖,南極大陸上的萬年冰川,喜馬拉雅山脈的積雪,或是各國人跡罕至的深山中的湖泊?
其實,以上的答案都錯,真正最純凈的水并不能存在于自然界中,而必須是通過技術(shù)的手段獲取。從科學(xué)的角度來回答:電阻率為18.2兆歐姆厘米左右的去離子水,這才是真正意義上的純水。
理論上,想要得到純度很高的水,需要從自來水出發(fā),經(jīng)過過濾、反滲透、樹脂混床等步驟,出來所謂的可飲用的凈水。但是為了保持純度,需要費(fèi)的功夫更多,要將純水不停地循環(huán),才能去掉溶入水中的材料微粒、氣體、細(xì)菌等。所以在現(xiàn)實生活中,我們很難看見純水。但是世界上有一處地方,常年都有著近5萬噸處于循環(huán)中的純水。
這5萬噸純水被裝在一個直徑39.3米,深41.4米的大金屬桶中。但是這些純凈水不是用來喝的,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(yùn)動的,質(zhì)量雖然不是零,但是非常接近零的粒子。這種粒子數(shù)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(xiàn)象,叫中微子振蕩。
目前我們發(fā)現(xiàn)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(zhì)量不一樣,都不帶電。所謂中微子振蕩現(xiàn)象是說中微子隨著時間的推移,會在三種中微子當(dāng)中來回切換,就像一口鐘的表面,隨著時間的推移,鐘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(xiàn)象。神岡探測器就是最早用來證實中微子振蕩現(xiàn)象存在的,中微子振蕩其實是理論預(yù)言先于實驗驗證的。上世紀(jì)六十年代,關(guān)于太陽內(nèi)部成分以及核反應(yīng)的研究進(jìn)展比較快。根據(jù)理論,太陽每秒鐘發(fā)射到地球上的中微子的數(shù)量是可以算出來的。
但是根據(jù)實驗,我們發(fā)現(xiàn)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。1986年,有一個意大利物理學(xué)家提出的理論,說的是并非中微子消失了,而是中微子在傳播過程中變成了其他種類的中微子。
神岡實驗室的探測器的水必須非常純凈,這樣才能夠保證除了中微子的反應(yīng)以外,不會發(fā)生其他反應(yīng)。反應(yīng)過程簡單來說就是中微子跟水分子里的質(zhì)子反應(yīng)。中微子跟質(zhì)子發(fā)生反應(yīng)以后會產(chǎn)生切倫科夫輻射,就是中微子跟質(zhì)子反應(yīng)以后,伴隨產(chǎn)生的正電子在水中的運(yùn)動速度會超過水中的光速,所以就會發(fā)生切倫科夫輻射。通過研究切倫科夫輻射的性質(zhì),就能知道中微子的性質(zhì)。
那我們?yōu)槭裁匆ù罅庋芯恐形⒆??目前掌握的信息是,它是已知的唯一一個在傳播過程中不會發(fā)生較大衰減的粒子,所以相關(guān)研究對于探測太陽系外的天體,對于宇宙學(xué)、天體物理學(xué)、粒子物理學(xué)的發(fā)展,都非常重要。光在星際傳播時會轉(zhuǎn)彎,但中微子不會,它可以幾乎不受阻擋、干擾、破解地直線穿過物質(zhì),也許未來能變成一種先進(jìn)通訊方式也未可知。
這些用于研究中微子的水和我們平時喝到的礦泉水完全不同,如果說經(jīng)常飲用礦泉水有利于人類身體健康,因為水里還有多種礦物質(zhì)和微量元素,那么地球上最純的水,就是什么 東西都沒有含有,就連那些肉眼看不見的微量元素都不存在。水中沒有任何雜質(zhì),幾乎沒有任何微量元素,這樣的水已經(jīng)被人們認(rèn)定為是“超純水”。超純水的純凈度比起我們常喝的礦泉水,還要干凈4000倍,但這并不意味著飲用超純水會對人更好,專家們警告世人,超純水因為太干凈,飲用這樣的超純水反而會把原本存在人體中的元素給消耗掉,反而給人體造成傷害。所以世界上最純凈的水并不代表就是適合我們?nèi)祟惿眢w需要的水。
參考:狂丸科學(xué) 中科院物理所 搜狐網(wǎng)
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