中微子和光子的区别是什么

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中微子和光子的区别是什么意思

推荐答案

2023-10-23 13:16:24

都属于基本粒子,但是中微子属于弱作用粒子,具有超强的穿透能力,可以轻松穿透星体而几乎不衰减,比如整个地球,光子当然没有这个能力了.这俩的速度都是光速.

.中微子简介

中微子是组成自然界的最基本的粒子之一,常用符号ν表示.中微子不带电,自旋为1/2,质量非常轻(小于电子的百万分之一),以接近光速运动.

粒子物理的研究结果表明,构成物质世界的最基本的粒子有12种,包括6种夸克(上、下、奇异、粲、底、顶),3种带电轻子(电子、缪子和陶子)和3种中微子(电子中微子,缪中微子和陶中微子).中微子是1930年德国物理学家泡利为了解释贝塔衰变中能量似乎不守恒而提出的,五十年代才被实验观测到.

中微子只参与非常微弱的弱相互作用,具有最强的穿透力.穿越地球直径那么厚的物质,在100亿个中微子中只有一个会与物质发生反应,因此中微子的检测非常困难.正因为如此,在所有的基本粒子,人们对中微子了解最晚,也最少.实际上,大多数粒子物理和核物理过程都伴随着中微子的产生,例如核反应堆发电(核裂变)、太阳发光(核聚变)、天然放射性(贝塔衰变)、超新星爆发、宇宙射线等等.宇宙中充斥着大量的中微子,大部分为宇宙大爆炸的残留,大约为每立方厘米100个.

1998年,日本超级神岗实验以确凿的证据发现了中微子振荡现象,即一种中微子能够转换为另一种中微子.这间接证明了中微子具有微小的质量.此后,这一结果得到了许多实验的证实.中微子振荡尚未完全研究清楚,它不仅在微观世界最基本的规律中起着重要作用,而且与宇宙的起源与演化有关,例如宇宙中物质与反物质的不对称很有可能是由中微子造成.

由于探测技术的提高,人们可以观测到来自天体的中微子,导致了一种新的天文观测手段的产生.美国正在南极洲冰层中建造一个立方公里大的中微子天文望远镜——冰立方.法国、意大利、俄罗斯也分别在地中海和贝加尔湖中建造中微子天文望远镜.KamLAND观测到了来自地心的中微子,可以用来研究地球构造.

中微子有大量谜团尚未解开.首先它的质量尚未直接测到,大小未知;其次,它的反粒子是它自己还是另外一种粒子;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;第四,它有没有磁矩;等等.因此,中微子成了粒子物理、天体物理、宇宙学、地球物理的交叉与热点学科.

什么是中微子?

中微子个头小,不带电,可自由穿过地球,几乎不与任何物质发生作用,号称宇宙间的“隐身人”.科学家观测它颇费周折,从预言它的存在到发现它,用了10多年的时间.

要说中微子,就不得不提它的“老大哥”——原子基本组成之一的中子.中子在衰变成质子和电子(β衰变)时,能量会出现亏损.物理学上著名的哥本哈根学派鼻祖尼尔斯·玻尔据此认为,β衰变过程中能量守恒定律失效.

1931年春,国际核物理会议在罗马召开,当时世界最顶尖的核物理学家汇聚一堂,其中有海森堡、泡利、居里夫人等.泡利在会上提出,β衰变过程中能量守恒定律仍然是正确的,能量亏损的原因是因为中子作为一种大质量的中性粒子在衰变过程中变成了质子、电子和一种质量小的中性粒子,正是这种小质量粒子将能量带走了.泡利预言的这个窃走能量的“小偷”就是中微子.

其他答案

2023-10-23 13:16:24

中微子和光子一样,都是电中性的基本粒子。因此它们在宇宙空间传播时,都不受外界磁场的干扰,可以直线行进。假如地球上的探测器发现了来自遥远天体源的中微子或光子,那么从它们直线传播的特点和方向性,就可以判断天体源可能处在哪个方位。

但是中微子具有微小的静止质量,这意味着它们的速度要比光速稍小。不同质量的中微子虽然在产生时处于同一起跑线,但随着时间的推移,质量稍大的中微子会越跑越慢,逐渐与质量最小的中微子拉开距离。当不同质量的中微子“波包”距离足够大,彼此几乎不再重叠后,就会发生所谓的量子退相干效应,使得中微子振荡(即不同“味道”的中微子周期性地变化的量子相干现象)无法再发生。

此外,中微子是基本粒子家族中最害羞的成员,它们与物质的相互作用强度非常弱,以至于人类根本无法感受到每天数以亿计个穿越身体的中微子的存在。光子是传递电磁力的粒子,因此它与带电粒子可以有很明显的相互作用,在物质中的自由程比中微子短得多。

比方说同时产生于太阳中心核聚变的光子和中微子,最终前者由于不断与致密的电子和原子核相互纠缠而无法逃逸到太阳表面,而中微子则可以轻松自如地从太阳中心跑出来,飞速到达地球上的探测器。

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