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日本在地下存放了5萬噸超純水 超純水是什么水介紹

日本在地下存放了5萬噸超純水,他們的目的是什么?
顧名思義,所謂超純水就是指非常純凈的水,電阻率達(dá)到18兆歐姆·厘米(25℃)的水就可以稱為超純水 。
【日本在地下存放了5萬噸超純水 超純水是什么水介紹】為什么水的純凈度會(huì)與電阻率有關(guān)呢?這是因?yàn)樗旧硎请姷牟涣紝?dǎo)體,水中的雜質(zhì)越少,電阻率就越大,相應(yīng)的其導(dǎo)電性能就越小 。

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盡管超純水在自然界中是不存在的,但人類卻可以自己動(dòng)手來制備,通常來講,超純水的制備量都很少,不過凡事都有例外,日本東京大學(xué)的科學(xué)家就在地下存放了5萬噸超純水 。
那么他們的目的是什么呢?答案就是探測宇宙中的“隱身粒子”——中微子 。
探測中微子的難度有多大?
中微子是宇宙中的一種基本粒子,它們的運(yùn)動(dòng)速度通常都非常接近光速,強(qiáng)相互作用力和電磁力都不會(huì)對中微子產(chǎn)生作用 。
而由于中微子的質(zhì)量又極小(一般小于電子質(zhì)量的100萬分之1),因此引力對它的作用也幾乎等于零,也就是說,四大基本力中有三種都對中微子無效 。
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弱相互作用力對中微子有效,不過這種力的作用距離極短(小于10^-17米),這個(gè)范圍其實(shí)就是原子核內(nèi)的夸克層面 。
簡單來講就是,只有中微子直接撞上了原子核內(nèi)的夸克,科學(xué)家才有可能探測得到它們,那這種概率有多大呢?我們不妨來看一下數(shù)據(jù) 。
原子、夸克和中微子直徑的數(shù)量級分別為為10^-10米、10^-18米和10^-20米 。
也就是說,如果把中微子放大成一顆直徑1厘米的小球,那么按照相同的比例放大,原子的直徑就有10萬公里,而位于這個(gè)原子中心的夸克的直徑則卻有1米 。
由此可見,中微子擊中夸克的概率可以說低得令人發(fā)指,所以在絕大多數(shù)時(shí)候,中微子都是直接穿過原子,我們根本就察覺不到,正因?yàn)槿绱?,中微子也被稱為“隱身粒子” 。
如何探測中微子?
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宇宙里中微子的數(shù)量相當(dāng)巨大,對我們地球人而言,平均每秒鐘就有數(shù)十萬億個(gè)中微子穿過我們的身體 。
由此可見,盡管中微子撞上夸克的概率極低,但在如此多的中微子里,仍然可能會(huì)有極少的一部分會(huì)與地球上的物質(zhì)產(chǎn)生互動(dòng) 。
因此科學(xué)家只需要建造一個(gè)巨大的“靶子”,并對其進(jìn)行嚴(yán)密的監(jiān)測,就可能探測得到中微子,而日本在地下存放了5萬噸超純水的目的,就是建造這樣一個(gè)“靶子” 。
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這個(gè)項(xiàng)目全稱為“超級神岡中微子探測實(shí)驗(yàn)”(Super-Kamioka Neutrino Detection Experiment) 。
科學(xué)家將超純水裝在一個(gè)直徑39.3米、高41.4米的不銹鋼圓柱形容器之內(nèi),被深深地埋在日本岐阜縣飛驒市神岡町的一處深達(dá)1公里的廢棄礦井中 。
為了保證水的純凈度,這里的空氣都是凈化處理過的,而容器里的超純水更是會(huì)被不停地進(jìn)行循環(huán)凈化,去除掉其中所有能夠被去除的雜質(zhì) 。
科學(xué)家認(rèn)為,在地下1公里處,可以有效地避免地球表面的各種干擾,而超純水又幾乎是完全透明的,這樣就可以大幅度地提高發(fā)現(xiàn)中微子的可能性 。
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當(dāng)中微子撞上了原子核中的夸克之后,會(huì)產(chǎn)生電子和μ子(μ子和電子一樣屬于輕子,其質(zhì)量大約為電子的200倍,半衰期只有2.2 x 16^-6秒) 。

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