宇宙射线来自哪里,中微子无法捕获

61 宇宙射线与中微子的性质有什么不同?

《你知道吗?——现代科学中的100个问题》

阿西莫夫著 暴永宁等译 碧声扫 https://www.tuenhai.com 整理

宇宙射线是由速度不断增大、带有正电荷和质量颇大的亚原子粒子组成的,在这些粒子当中有百分之九十左右是质子(氢原子核),百分之九是α粒子(氦原子核)。剩下的百分之一是更复杂的原子核。已经探测到其中有象铁那样复杂的原子核(铁原子核的质量等于单个质子质量的56倍)

由于宇宙射线粒子的质量这样大,并且又以极其巨大的速度运动(很接近光速),它们就带有极大的能量。事实上,它们是我们所知道的、能量最大的粒子,有些宇宙射线粒子的能量比用最最大的加速器所能产生的粒子还要高几十亿倍

宇宙射线粒子在迅猛地撞入地球的大气中时,把它们所碰到的任何原子都击得粉碎,从而产生大量的“次级辐射”,这是由包括介子和正电子在内的各种各样粒子组成的。最后,这种辐射猛烈地撞到地球本身,其中有一部分能穿入地下好多米才被吸收掉;这样的粒子会使它们所碰到的任何原子(包括人体中的各种原子)发生变化。可以想到,这样带来的变化会引起白血球增多症这类疾病。它们还有可能诱发突变。不过,就任何一个特定的个体来说,发生这种情形的机会都是很小的,因为所有碰巧能击中某个特定的人的宇宙射线粒子,几乎全都会从他身上穿过去,而不对他造成重大的损害

宇宙射线粒子的确切来源和它们获得巨大能量的办法,都是现在争论不休的问题

中微子是在产生电子、正电子或μ子的任何一种核反应中,随着其中的一种粒子一起产生的。例如,在太阳上进行的那种核反应产生了大量的正电子,因而也产生了大量的中微子

中微子是以光速运动的,所以它们甚至比宇宙射线粒子跑得更快,不过,它们的能量却低得多,因为中微子完全没有质量和电荷。中微子不会被物质所吸收,除非它们正好击中了某个原子核,但这种情况是极其罕有的,所以,平均地说,中微子能够穿过几万亿公里的固体铅块,然后才被吸收掉

这样,太阳在每秒内产生的无数万亿个中微子就要朝四面八方射出。那些碰巧朝地球射来的中微子将击中我们,然后就象根本不存在地球一样,若无其事地穿过它径直继续向前飞去,它们同样也穿过我们所有的人。我们在一生中,日日夜夜都不断受到中微子的轰击,但是,由于它们在穿过我们的身体时不会受到吸收,所以它们也不会对我们产生任何影响

当然,也可能有某个特定的中微子正好在我们附近极其幸运地直接击中了某个原子核。那么,我们就可以探测到中微子。本世纪五十年代,物理学家学会了怎样利用这种非常罕见的事例。现在中微子可以为我们提供恒星内部(也就是产生中微子的地方)的情报,那是我们用任何别的方法所无法得到的

阿西莫夫《你知道吗?——现代科学中的一百个问题》科学普及出版社 1984年

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