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莫名其妙的案情

2019-10-12 太阳系

莫名其妙的案情
经过 10 多年的探测,有了初步结果,“中微子被逮住了”的消息不胫而走,立即轰动了全世界。天文学家们为抓获了直接从太阳核心部分来的物质而兴高采烈,并寄予很大希望。可是,好景不长,戴维斯等很快发现,实验结果与理论推算不符合。原本希望每天能捕捉到 1.1 个中微子,实际情况却有很大出人。1973 年的实测结果是每 5 天“捉”到 1 个中微子,有时候则是接连好几大 1 个中微子的影子都不见。1978 年得出的结果是,平均 2.3 天得到 1 个中微子。大体说来,中微子的探测值只是理论值的 1/3,两者相差颇多。
其余的中微子哪里去了呢?
戴维斯及其合作者对陷阱和实验步骤的全过程作了反复的推敲和考察,认为容器、溶液和整个实验工作是无可指责的。这意味着中微子理论确实出现了“危机”,这就是直到现在仍使科学家头痛的中微子“失踪”案。
奇怪,太阳中微子哪里去了呢? 人们因此而受到启发,认为中微子的失踪至少反映出三个方面的问题:(1)也许我们对于太阳内部构造,处于特殊状态下的物质性质,了解得太少了,甚至有严重缺陷和错误,应该重新掌握大量第一手资料,建立更加
符合实际情况的理论模型。
(2)也许我们已经建立起来的热核反应的理论有问题,尤其是在太阳内部的具体条件下,中微子的产生理论和机制可能都有误,需要重新考虑,也许就根本没有产生出那么多中微子。
(3)对中微子本性的了解,对中微子在从太阳到地球的过程中某些性质是否会改变等,在认识上也许都还存在不少问题。
可疑的踪迹
为了解释观测与理论之间的矛盾,科学家们从不同的角度提出的假说已达好几十种。下面是其中的几个例子。
太阳内部重元素的含量,现在一般都定为 2.5%。如果这个比例能降低到 0.1%的话;如果太阳内部的自转比表面快得多,中心部分的自转比表面快两倍的话;如果太阳核心部分的磁场特别强的话;如果太阳中心有个半径只有几厘米而质量达到太阳的十万分之一的微型黑洞的话;  太阳中微子的理论值就会比现在所认为的小得多,它就能与观测值比较符合。
这类“如果”还可以举出一些,但是,不管情况究竟怎么样,是否有点道理,它们给人的感觉是:假说都是为了适应观测值的需要,而特意生搬硬套地“制造”出来的,不能解决什么根本问题。
有人将太阳中微子的“失踪”,跟太阳耀斑联系在一起;也有人认为,太阳中微子流的数量随时间而变化,可能与太阳活动存在着一定的关系。
有人主张太阳的组成成分、中心温度,与传统的认识也许有所不同,正是这些因素影响着中微子数目的多少。
有人指出,应该重新测定中微子的质量,也许能从这里找到中微子“失踪”案的答案。几乎已成定论的太阳核心热核反应过程,也许事实上并不完全是那样。再说,中微子从太阳飞到地球的 8 分多钟时间内,在奔走了 15000 万公里之后,它本身会不会表现出“疲劳”而变得“衰弱”些呢?
总而言之,已经提出来的假说真是五花八门,但都不成熟。看来,最好的办法莫过于继续加强观测和实验,进一步搜集和掌握更多的有说服力的第一手资料。
戴维斯的实验没有取得预期的结果。他失败了,但并不灰心,他准备建立一个灵敏度更高的“陷阱”,来捕捉更多的中微子。日本神冈的中微子监测器已开始运转了好几年;前苏联北高加索地区匹克桑河床下面的地下实验室正在进行一项非常重要的实验,它能探测到的中微子范围比前面介绍的美国和日本的要广得多;意大利罗马附近大萨索山地下实验室和加拿大的、布 置在深 2000 多米镍矿井中的中微子实验室,也都分头积极进行各具特色的实验。
我们相信,总有一天太阳中微子之谜会被揭穿,“失踪”案最后会水落石出。