中微子

在现代天文学研究中，中微子——一种质量近乎为零的中性不带电粒子，竟然涉及宇宙演化问题。中微子究竟有无质量？如果有，到底是多少？ 这是科学家们非常关心的问题。因为，从科学理论上来说，如果中微子确实具有质量的话，在数百亿年后，我们的宇宙将会由膨胀转化为收缩，即宇宙将经历一个由冷却而升温的阶段，最终将升到比现在的太阳温度还要高很多的高温状态，人类建立起来的文明均将被毁灭。几十年来，科学家们一直在千方百计地测量中微子的质量，但始终未得出明确的结果。

1987 年，大麦哲伦云星系超新星爆发后，使关心一切中微子问题的科学家们兴奋起来了！因为，人们设在地球上的几台中微子探测器都探测到了来自超新星的中微子信号。

前面提到，超新星爆发是由引力坍缩效应而引起的。恒星在坍缩过程中释放的引力能中至少 99％被中微子带走，只有几乎不到 1％转变成人们所观测到的能量形式。中微子在一般情况下几乎不与其他物质发生作用，然而在急剧坍缩的恒星核心附近，由于物质密度极高，大量的中微子形成一股高压的中微子“风”，这股携带着大量能量的中微子束在向外冲击时，必然对含有丰富铁原子核的外壳产生强大压力，并猛烈地推开它，继续外冲，冲出星核和整个星体，从而形成超新星爆炸，这时约有几个太阳质量的物质一齐被

抛向星际空间。

超新星 1987A 发射的中微子先后被意大利、日本、美国和前苏联的中微子探测器探测到。这颗星距离地球大约 16 万光年。物理学家们说，如果中微子没有质量，那么它们将以光速飞行；如果中微子具有一定的、哪怕是微乎其微的静止质量，则它们将产生一定的时间延迟。如果人们能准确地知道一个天体的距离、中微子能量和延迟的时间，则可以利用一个公式计算出中微子静止质量来。原则上，若在实验室中探测到引力坍缩时释放出的引力波， 到达地球时的信号和中做子信号之间的“时间差”数值，那么，就能由此估计出中微子质量来。遗憾的是，现在人们还没有这样高灵敏度的引力波探测器，当然也没有得到可信的信号。所以，至今中微子质量问题仍是一个谜， 人们期望观测到下一次的超新星爆发，但那也许是一二百年后的事了。

来自 1987A 的中微子被地面探测器所接收到这件事，还意味着这样一个问题，中微子在长达 16 万光年的漫长路途中，并未衰变成别的粒子。在此之前有一种假说认为：太阳中微子在日地空间路途上衰变为某些别的粒子了， 所以人们只探测到很少的中微子。然而，中微子从太阳到地球路上只需大约8 分钟，如果中微子平均寿命是 16 万光年或者短一些，则不会有多少中微子损失在此途中的。这一情况正好否定了对“太阳中微子失踪之谜”的那种所谓“衰变假说”的理论。

科学家们正在建立更先进的全天运行的中微子探测器，这样能对超新星所产生的中微子进行系统的观测研究，这还有助于粒子物理学和天体物理学的协同研究。