[科普中国]-反中微子

介绍

1930年，奥地利物理学家泡利提出存在中微子的假设。1965年，柯温(C.L.Cowan)和莱茵斯(F.Reines)利用核反应堆产物的β衰变产生反中微子。

反中微子(v)是在地球内部丰富的同位素放射性质衰变产生的： [A,2]一[A，Z+1]+e+v，其中A, Z是原子核的原子数和电荷数，e代表粒子(电子)。首先由于“放射的同位素产生富中子产物，然后受到衰变。1

中微子—反中微子超旋统一场论（一）基本假设

1．中微子——反中微子参与四种基本相互作用 虽然中微子是泡利在1931年根据能量和角动量守恒定律推测在β衰变过程中发现的（现在已知泡利当年发现的中微子，实际是反中微子），长期以来人们错误地认为中微子只参与弱相互作用，而事实上越来越多的事实表明宇宙中暗物质大约占宇宙总质量的90%以上，而其中主要成分是中微子——反中微子构成的暗能量。因此可以说中微子——反中微子主宰了整个宇宙，微观粒子是通过对中微子——反中微子的吸收与发射、传播与屏蔽（碰撞）而产生出的四种基本相互作用的。即微观粒子相互间对中微子——反中微子吸收与发射及其变化产生出了电磁力。微观粒子相互间对中微子——反中微子流的屏蔽产生出了万有引力、强相互作用力、弱相互作用力。

2．吸收与发射、屏蔽与传播中微子——反中微子是物质的基本属性

（1）电荷是物质吸收与发射中微子——反中微子能力大小的量度，而且是量子化 的，并且存在吸收与发射的不同能级，这个能级已被命名为单位电荷的自旋了。

（2）夸克的分数电荷是夸克吸收与发射中微子——反中微子的不同能级，这个能力的大小是量子化的，它已被命名为了分数电荷。

（3）同种电荷间具有吸收与发射共有特定频率的中微子或反中微子的能力；异种间没有吸收与发射共有特定频率的中微子或反中微子的能力。即有同种特定频率的中微子或反中微子吸收与发射能力的微观粒子为同种电荷；如果没有同种特定频率的中微子或反中微子吸收与发射能力的微观粒子则为异种电荷。究竟正电荷或负电荷是吸收与发射中微子或是反中微子则由实验确定。

（4）磁场是运动电荷产生出的对中微子——反中微子吸收与发射能力的变化，类似在原正负电荷吸收与发射正反中微子的过程中形成的中微子——反中微子场中产生出的一个附加中微子——反中微子的场。

（5）光子、中间玻色子、胶子等粒子对中微子——反中微子具有吸收与发射和屏蔽的能力，它们都是吸收与发射和屏蔽中微子——反中微子与其它微观粒子发生相互作用的，它们是力的协调者而非一般意义下的力的传递者。而光子吸收与发中微子——反中微子的能力还以一定的频率而变化。因而形成量子化的变化电磁场。原子、分子等对光子的吸收与发射也是通过中微子——反中微子场进行的。

（6）物质的质量是物质微粒屏蔽中微子——反中微子能力大小的量度，它也是量子化的，这就是物质质量的起源。光子如果静止其屏蔽中微子——反中微子的能力为零，所以静止质量为零，只有运动时其屏蔽能力不为零，所以光子有运动质量而没有静止质量。

（7）中微子——反中微子在宇宙中的数量极多而且数量大致相等，并具有各向同性的性质。

研究意义中微子提供了太阳和恒星过程的信息，反中微子提供了地球的信息，或许还有超新星丰富度的信息。这两个过程提供的信息，除了用弱相互作用探测外，其他办法可能是得不到的。中微子和反中微子不存在电磁相互作用，意味着对宇宙的研究除了通过适用的电磁探测外，又打开了正交的和互补的宇宙分量。再者,中微子和反中微子可能说明了宇宙的大部分能量密度，因此在宇宙的动力学中可能有极其重要的作用。1

来源地球深处发现反中微子 有望揭示地热来源：

意大利科学家表示，他们在地球内部很深的地方探测到了反物质粒子，这些粒子可能源于地球内部的放射性衰变，研究这些粒子，有助于科学家更好地理解地球内部的热流如何影响火山和地震等地表活动。

意大利国家原子物理研究所巨石峰国家实验室的研究人员在一个尼龙球探测器里发现了这些反物质——反中微子。反中微子是中微子对应的反物质粒子，其性质跟中微子正好相反。它是一种非常轻的中性带电粒子。在太阳内部，当宇宙射线击中一个正常原子时，就会产生反中微子。反中微子很难被发现，因为它们几乎可以穿透任何东西，而不与其发生反应。位于日本神冈矿的KamLAND实验装置于2005年首次探测到了反中微子可能存在的迹象。

反中微子由地壳和地幔内部铀、钍和钾的放射性衰变形成。研究人员希望能够通过研究反中微子，更多地了解衰变元素如何在地表下积聚热量以及这些元素如何影响地幔里的对流活动等。截止2013年，科学家还不太确定是这些放射性衰变控制着地幔层的热量聚集活动，还是这些衰变仅仅是为地幔中其他来源的热量“锦上添花”。

在对流过程中，热驱使很多炙热的岩石从地球内部上升到地表，对流会导致板块结构发生变化、大陆漂移、海床不断扩大，从而引起火山爆发和地震。

研究人员表示，最新研究的结果表明，地球内部的辐射可能是地幔内部热量的一个重要来源。2

实例在发现反中微子的实验中，发现反中微子的尼龙球被包裹在一个更大的不锈钢球里，不锈钢球中布置有一排排超灵敏光电探测器，这些探测器都指向尼龙球内部。尼龙球和不锈钢球被放置在另一个直径约为13.7米的钢球中，钢球里还盛有2400吨纯度很高的水。整个实验装置被埋在意大利巨峰山下距离地面1.6公里处，确保实验只能探测到中微子和反中微子，该装置于2009年12月份开始启动运行。

参与寻找中微子的美国普林斯顿大学物理学家弗兰克·克拉普莱斯表示，实验结果非常重要，不仅证实探测到了反中微子，而且提供了研究地球内部的新工具。