科学探索|核电站内捕捉幽灵粒子( 二 ) 核电站内捕捉幽灵粒子|

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小柴昌俊的实验，有两项核心技术，一项就是他们发明的 20 英寸的光电倍增管；另外一项核心技术就是挖坑灌水的技术。从 1980 年代开始一直到现在， 40 多年时间，坑越挖越大，水越灌越多，当然不是简单的挖个坑灌个水就行的，而是里面有很多技术。持续这么多年的发现，持续这么多年的工作，才能使他们的技术逐步的提高，对中微子的理解，现在日本仍然是世界上水平最高的。
不过小柴昌俊最开始的目的并不是去研究中微子，这在中微子研究领域其实也比较普遍，我们关于中微子的研究，几乎没有跟我们所想一样的，每次都会有意外发生，不管是我们研究太阳中微子、大气中微子，还是反应堆中微子都会有反常，然后这些反常经常会导致新的重大的科学发现。
我们知道组成整个宇宙的粒子有六种夸克，六种轻子，这些粒子通过强相互作用力、弱相互作用力、电磁相互作用力结合在一起，这样构成了我们整个的宇宙。在六种轻子里面有三种中微子叫电子中微子，缪子中微子，还有陶子中微子。实际上我们研究的只是宇宙世界的 1/4 。
小柴昌俊最开始的实验目标是研究质子的衰变，我们的普通世界都是由质子、中子组成的。它们其实只占很小的一部分，包括 u 夸克、d 夸克和电子，只有这一小块，其他的都是不稳定的或者看不见的，像中微子。小柴昌俊研究质子衰变的目的，就是去研究能不能把所有力都统一起来。我们现在看到的电磁力，它的力程是非常长，无穷长。弱力只能在原子核里面发生相互作用，看起来弱力跟电磁力像是完全不一样的力。但是通过我们粒子物理学的研究，发现这两种力其实是同一种，在宇宙诞生的最早期，这两种力是统一的，它们是同一种力。

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科学家自然就想到，弱力跟电磁力它们是同一种力，那么会不会三种力都是同一种力？在能量更高或者宇宙更早期的时候，三种力就是同一种力出来的。如果这几种力早期能够统一为同一种力的话，质子就会衰变，这样我们如果找到了质子衰变，那么我们会找到更基本的理论，这是他原来的目的。但是小柴在整个实验周期中都没有找到质子衰变，一直到现在我们都没有找到质子衰变，当然我们现在还在找，但是他看到其他的一些很奇怪的现象，大气中微子的反常。
为什么研究质子衰变会跑到中微子上去呢，是因为质子衰变它即使有，也是非常稀少的，所以为了看到它的信号，我们就必须把所有的假信号都除掉，中微子就是其中的一种假信号。

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我们知道有种现象叫超新星爆发。如果一个星系里面有一颗超新星爆炸的话，它的亮光就会超过整个星系的亮度，在这个时候它会发出很多很多的中微子，虽然它的光亮超过了整个星系，但是它 99% 的能量是被中微子带走的。太阳在发热发光的同时，也会放出很多中微子，我们把它叫做太阳中微子。我们可以用加速器来产生中微子，地球里面因为它有天然放射性，铀、钍、钾，它们也会放出中微子，这也是地热的主要来源。核电站在原子核发生裂变的时候会放出很多中微子，比如说一个典型的百万千瓦的反应堆，它每一秒钟会放出 35 万亿亿个中微子。我们人的身体其实也会放出中微子，因为身体里面有钾，有钾就会有钾 -40 的同位素，我们一个人的钾 -40 的放射性同位素应该是 5000 贝克，也就是说每一秒钟会放出 5000 个中微子，那么一个人大概一天会放出三亿个中微子。