穿透力超强的神秘粒子

在我们这个宇宙中，存在着许多神秘的东西，它们有的甚至都无法直接观测，比如：黑洞，由于黑洞的引力很强，连光都没有办法逃脱，因此，我们没有办法直接观测到黑洞的样子。

再比如：暗物质和暗能量，它们几乎不参与到我们目前已知的作用当中，因此，我们也没有办法直接观测到它们。

除了黑洞、暗物质、暗能量，宇宙中还存在着一种神秘的粒子，它被称为幽灵粒子。它极其神秘，并且极其难以观测，人类从认识到它的存在，到现在已经过去了100多年，可连它的质量到底有多大都没有搞清楚。这还不是最夸张的，夸张的是这些粒子时时刻刻都在穿越地球和我们的身体，仅仅一秒钟我们手指上穿过的数量就数以亿计，而我们却丝毫没有察觉，这种粒子就是中微子。

科学家发现，中微子在宇宙中传播过程中，每通过1光年的距离，只有50%的概率会和这个路径上的物质发生作用。可以说，在已知的物质当中，论穿透力恐怕没有任何粒子可以和中微子一较高下，那为什么中微子穿透力会这么强呢？

四大作用力

这其实需要1687年说起，在那一年，牛顿发表了他的著作《自然哲学的数学原理》，在这本书中，他对许多物理量进行了准确的定义，其中就包括“力”这个物理量，他认为力是改变物体运动方向的原因。他还提出了著名的万有引力定律，引力就被提了出来。

但是随着物理学家的研究，科学家们还发现了电磁力。不仅如此，他们还发现牛顿关于“力”的定义已经不太够用了。因为他们发现在微观世界中，力还可以改变粒子的种类。于是，关于作用力在20世纪发生了改变。科学家发现在这个宇宙存在着四种基本作用力分别是：引力，强相互作用力、弱相互作用力以及电磁相互作用力。其中，弱相互作用力就可以改变粒子的种类，主要和原子的衰变有关。

我们知道构成万物的是原子。而原子核就得以形成就需要依靠强相互作用力和弱相互作用。而我们日常生活中所接触到的宏观世界，除了引力之外，剩余的都是电磁相互作用，小到我们举起杯子，大到天文学家用射电望远镜观测天体都是依靠电磁相互作用力。

我举个例子，我们平时能够看到东西，其实是因为东西自身发光或者发射光，然后光进入到了我们的眼睛里，和我们眼部的细胞发生电磁相互作用，我们才得以看到东西。

天文学家观测天体，其实利用的是同样的原理，也还是电磁相互作用，只不过这里是把眼睛换成了观测设备。而中微子最神奇的是，它自身不带电，并且不参与到电磁相互作用，更不参与到强互作用力，由于自身质量小到我们都测不出来，所以引力对它的作用几乎可以忽略，它只有极小的概率会发生弱相互作用。这是因为这个原因，中微子可以任意穿越各种天体，而不与其中的物质发生反应。

潜藏在中微子背后的秘密

在宇宙中还存在着一种叫做暗物质的东西，也是不参与到强相互作用、电磁相互作用。因此，暗物质穿透能力也特别强，它们和中微子很像，弥漫在我们所处的空间当中，可以任意穿越过任何事物。不过，暗物质是参与到引力当中的，因此，我们还可以利用引力间接观测暗物质。

可中微子却不行。这给观测中微子带来了很多困难。但困难还不仅于此，中微子还有一个机制叫做：中微子振荡。中微子一共有3种，电子中微子、τ子中微子和μ子中微子，它们之间会相互转化，这也给观测带来极大的困难。

为了观测中微子，科学家们想了许多的办法，比如：日本就地下1000米深的矿坑中建造了一个中微子探测器，它被叫做神冈中微子探测器。在这个装置中储存了5万吨纯水就是为了捕捉中微子，但他们每次能够捕捉到的中微子数少得可怜。

除了日本，在南极还有冰立方中微子天文台，这个天文台一共由10多个国家，300多位科学家共同参与，在南极地下从到深1760到深2450米之间选取最清澈的冰配合上最先进的装置捕捉中微子。

这些科研工作无非是想进一步了解中微子，之所以下这么大的血本，是因为中微子蕴含着宇宙早期的秘密。我们知道，宇宙诞生于138亿年前的一次大爆炸，可是一直到宇宙大爆炸之后38万年，光子才能自由自在地在宇宙中传播。人类的观测主要依靠的是电磁波，因此，宇宙历史的前38万前，人类是知之甚少的。当我们可以足够了解中微子之后，就可以通过观测中微子来了解宇宙早期的演化，也就是说，小小的中微子后背其实潜藏着宇宙早期的奥秘。因此，如今又诞生了一门新的学科分支：中微子天文学。因此，了解中微子的机制是十分必要的，但我们目前还有很长的路要走。