第六百四十八章 兴奋
“如果中微子的质量和光子一样等于零，那么它们全体将以光速运动，甚至经过16万年长期旅行，它们也将同时到达。 但如果中微子有质量，即使它们的质量全都一样，它们的运动速率将取决于它们各自的能量。” 虚妄解释道。 “能够举例说明吗？” 李思特问道。 “就像棒球被击打得越重，飞行得越快一样，超新星爆发时获得最大推力的中微子将运动最快，到达最早。” 虚妄说道。 “原谅是这样，还有吗？” 李思特点头说道。 “假设，如果中微子的质量较大，这一现象将更加显著。 好几个中微子在超新星爆发之初出发，经过16万年旅行后，彼此相差不到一秒钟的时间内到达，这个事实说明，每个中微子的质量必定小于大约15电子伏。 这对于推算中微子在宇宙总密度中的可能贡献具有重要意义。 当然，根据这些观测，仍然可以认为中微子的质量可能准确等于零，它们以真正的光速运动，不过它们从超新星出发的时间略有不同。” 虚妄说道。 “但最重要的结论是，中微子的质量不可能超过15ev。” 五号提醒道。 “为什么？” 楚云问道。 “因为，根据天体物理学家的计算，一颗像1987年2月23日在大麦哲伦云中看到的超新星爆发时，其内核坍缩将释放大约10^58个中微子。 这些中微子以光速向太空扩散成为球壳。 当球壳抵达地球时已经稀薄得多了，通过神冈实验探测器的中微子大约只有300万亿个，其中仅仅11个与电子碰撞，留下了可探测的证迹。” 五号说道。 “这怎么解释？” 四号问道。 “那时，地球上每个发育正常的成人身体都有大大超过100亿个来自超新星1987a的中微子穿过。 很可能有少量中微子与某些人眼球玻璃体中的电子相互作用，产生瞬时闪光。 我们中间的一两个人也许已经亲身感受到了来自超新星的中微子的直接影响。” 五号说道。 “如果是这样，这和眼科里面的闪光要加以鉴别？” 学医的吴刚题材疑问道。 “肯定要和你们的鉴别啊，别转移话题。” 五号说道。 “那你继续。” 吴刚有些不高兴地说道。 “你要知道，中微子天文学的潜力可从粒子物理学家对超新星1987a中微子观测结果的利用程度略见一斑。 探测到的超新星1987a的19个中微子提供的信息，足以排除理论家钟爱的粒子之一存在的可能性，而把另一种作为宇宙暗物质最可能的候选者。” 五号说道。 “怎么说？” 四号问道。 “如果中微子的质量为零，而且都以光速运动，那么它们到达时间的大约12秒钟跨度与爆发成超新星的那颗恒星内核坍缩为大约10公里直径的中子球所要求的时间准确相符。 后来到达的中微子携带的能量比最先到达的略为小些，表明正在形成的中子星是如何冷却的，并且和理论预言十分一致。 坍缩星内核产生的中微子爆是由内核坍缩释放的引力能发动的。” 五号说道。 “在那样的高能条件下，也可能产生了其他粒子，但这仅当它们的各种特性搭配合适才有可能，其中一个特性是它们的质量，另一个是它们同其他粒子和辐射相互作用的强度。 由于中微子带走了坍缩星核产生的大部分能量，所以能被上述其他粒子带走多少能量就被限定了。” 虚妄补充道。 “说的没错，也因为这样，直到今天物理学家们对理论预言存在但从未探测到的两种粒子特别感兴趣。” 五号说道。 “哪两种？” 李思特问道。 “一种是所谓的超对称性理论要求的光伴子。 另一种是为解释左旋粒子和右旋粒子的差异，即它们的轴对称性，所要求的轴子。理论预言了这些粒子除质量外的所有性质。” 五号说道。 “然而，令人惊讶的是，超新星1987a提供的信息表明，如果光伴子真的存在，它们就必定很重，比质子要重得多。” 虚妄提醒道。 “为什么？” 楚云问道。 “因为，如果存在轻的光伴子，它们就应该已经在爆发时大量形成，并带走实际上已经随中微子而去的那些能量。 没有其他的观测或实验能够排除轻光伴子的存在。 但超新星的数据却与爆发时产生大量轴子，并带走未被中微子带走的剩余能量这一可能性颇为相容。 条件是每个轴子的质量大约是千分之一电子伏。” 虚妄淡定地说道。 “我记得，尽管如此微小，理论却认为宇宙中轴子的数量极为庞大，只要每个轴子真有这么点儿质量，它们就能提供很多宇宙学家为使宇宙闭合。 所需要的全部暗物质，从而保证宇宙当前的膨胀终有一天会反转过来。 从仅仅19个中微子到达时间和能量的测量数据提取的信息量是如此惊人，以致粒子物理学家似乎都目瞪口呆了。” 五号说道。 “为什么就这个十九个，就能让他们目瞪口呆？” 四号问道。 “前面你们都看到了，根据19个中微子能获得如此丰富的知识，他们简直是翘首以待下一次超新星爆发。 目前，更多更灵敏的中微子探测器已经建成并投入运行。” 虚妄说道。 “据我所知，1987年2月以来，那颗超新星产生的中微子球壳一直在宇宙中膨胀，很可能某些地方其他文明世界的中微子探测器正监视着它的到达。” 五号问道。 “与此同时，在地球上，比以往更多更灵敏的中微子探测器已经准备就绪，正严阵以待下一次中微子爆， 甚至可能已经发生了另一次超新星爆发，它产生的中微子爆正以接近光的速率向我们飞驰而来，但它的光还没有到达我们这里。” 虚妄总结道。 “说的好像我都想去学习了。” 李思特问道。 “你数学很好，不错，可以学习。” 虚妄说道。 “让我从新回到学校，这让我很为难。” 李思特说道。 “你不会自学吗？” “……” Ps:书友们，我是小斯坦，推荐一款免费小说App，支持小说下载、听书、零广告、多种阅读模式。请您关注微信公众号：书友们快关注起来吧！