manbet手机版解开中微子失踪之谜

manbet手机版介绍

manbet手机版约翰·n·巴科尔著manbet手机版*

manbet手机版2001年到2003年这三年是太阳中微子研究的黄金时期。manbet手机版在此期间,科学家们解开了一个他们为之奋斗了四十年的谜团。manbet手机版结果证明,这个解决方案对物理学和天文学都很重要。manbet手机版在这篇文章中,我将讲述这美好的三年。manbet手机版1

manbet手机版前两部分总结了太阳中微子之谜,并提出了过去三年来发现的解决方案。manbet手机版接下来的两部分将描述这个解决方案对物理学和天文学的意义。manbet手机版下面的章节概述了太阳中微子研究还需要做些什么,并给出了我个人的观点,为什么要花30多年来解决中微子失踪之谜。manbet手机版最后一部分提供了解决方案的回顾印象。

manbet手机版侦探

manbet手机版神秘

manbet手机版犯罪现场

manbet手机版在20世纪上半叶,科学家们开始确信太阳是通过在其内部深处将氢转化为氦而发光的。manbet手机版根据这一理论,在太阳内部,四个称为质子(p)的氢原子核变成了一个氦核(manbet手机版4manbet手机版He),两个反电子(manbet手机版emanbet手机版+manbet手机版(带正电的电子),以及两种难以捉摸的神秘粒子——中微子manbet手机版.manbet手机版这一核转换过程,或称核聚变,被认为是阳光的来源,因此也是地球上所有生命的来源。manbet手机版这个转换过程涉及到许多不同的核反应,可以简单地写成:

manbet手机版方程 manbet手机版(1)。

manbet手机版每次发生聚变反应(1)都会产生两个中微子。manbet手机版由于4个质子比一个氦核、2个正电子和2个中微子重,反应(1)向太阳释放大量能量,最终以阳光的形式到达地球。manbet手机版这种反应经常发生。manbet手机版中微子很容易从太阳逃逸,它们的能量不会以太阳热或阳光的形式出现。manbet手机版有时中微子产生的能量相对较低,而太阳得到了大量的热量。manbet手机版有时中微子产生的能量更高,而太阳得到的能量更少。

manbet手机版方程(1)中的中微子和下面的插图是我们在本文中探索的奥秘的焦点。

manbet手机版质子

manbet手机版中微子没有电荷,很少与物质相互作用,而且——根据粒子物理学标准模型的教科书版本——中微子是无质量的。manbet手机版每秒钟大约有1000亿个来自太阳的中微子穿过你的指甲,但你感觉不到它们,因为它们与物质的相互作用非常少,而且非常微弱。manbet手机版中微子实际上是坚不可摧的;manbet手机版他们几乎什么都没发生。manbet手机版在每一千亿个穿过地球的太阳中微子中,只有大约一个与构成地球的物质相互作用。manbet手机版由于中微子很少相互作用,它们可以很容易地从产生它们的太阳内部逃脱,并将有关太阳聚变反应的直接信息带给地球上的我们。manbet手机版已知的中微子有三种类型。manbet手机版太阳中的核聚变只产生与电子有关的中微子,即所谓的电子中微子manbet手机版电子中微子manbet手机版.manbet手机版另外两种类型的中微子,μ子中微子manbet手机版μ子中微子manbet手机版和τ中微子manbet手机版τ中微子manbet手机版例如,在实验室加速器或爆炸的恒星中,与较重的电子(粒子μ子)一起产生manbet手机版μ介子manbet手机版和τmanbet手机版τmanbet手机版.

manbet手机版中微子是失踪

manbet手机版1964年,继manbet手机版雷蒙。戴维斯manbet手机版,他和我提出了一个实验,来测试太阳中的氢核转化为氦核是否真的是阳光的来源,如式(1)所示。

manbet手机版我和同事们用详细的太阳计算机模型计算了太阳产生的不同能量中微子的数量,还计算了放射性氩原子的数量(manbet手机版37manbet手机版Ar)这些太阳中微子将在一大桶氯基清洗液中产生(manbet手机版Cmanbet手机版2manbet手机版Clmanbet手机版4manbet手机版).manbet手机版尽管这个想法在许多专家看来是不切实际的,雷确信他可以提取出预测的几个原子的数量manbet手机版37manbet手机版每月从一个大游泳池大小的清洁液罐中抽出亚尔。

manbet手机版雷的第一个实验结果于1968年公布。manbet手机版他只检测到约三分之一的放射性氩原子的预测。manbet手机版预测的中微子数量与雷测量到的中微子数量之间的这种差异很快被称为“太阳中微子问题”,或者在更流行的语境中称为“丢失的中微子之谜”。

manbet手机版戴维斯和Bahcall
manbet手机版小雷蒙德·戴维斯(左)和约翰·巴科尔穿着矿工服,戴着防护帽。manbet手机版这张照片拍摄于1967年,地点在美国南达科他州铅市的Homestake金矿地下一英里处。manbet手机版Davis向Bahcall展示他新建造的钢库(直径6米,长15米),里面有大量的清洗液(40000升),用来捕获来自太阳的中微子。
manbet手机版图片:Raymond Davis, Jr.和John Bahcall提供

manbet手机版可能的解释

manbet手机版有人建议用三类解释来解开这个谜。manbet手机版首先,也许理论上的计算是错误的。manbet手机版这可能以两种方式发生。manbet手机版要么是对中微子数量的预测是错误的,要么是对氩原子产生速率的计算是错误的。manbet手机版其次,雷的实验可能是错误的。manbet手机版第三,这是最大胆但最少被讨论的可能性,也许物理学家不了解中微子在穿越天文距离时的行为。

manbet手机版在接下来的20年里,我和不同的研究人员对理论计算进行了多次改进和检验。manbet手机版用于计算的数据得到了改进,预测变得更加精确。manbet手机版在太阳的计算机模型和我对雷的坦克捕获中微子的概率的计算中都没有发现明显的错误。manbet手机版同样,雷也提高了实验的灵敏度。manbet手机版他还对他的技术进行了一些不同的测试,以确保他没有忽略一些中微子。manbet手机版在测量中没有发现明显的误差。manbet手机版理论与实验之间的差异一直存在。

manbet手机版第三种可能的解释,新物理学呢?manbet手机版早在1969年,苏联的布鲁诺·庞特科沃(Bruno Pontecorvo)和弗拉基米尔·格里波夫(Vladimir Gribov)就提出了上述第三种解释,即中微子的行为与物理学家的假设不同。manbet手机版在这个想法最初被提出的时候,很少有物理学家把它当回事,但随着时间的推移,支持这种可能性的证据越来越多。

manbet手机版证据支持新物理学

manbet手机版1989年,在第一个实验结果发表21年后,一个日美合作的实验报告了试图“解决”太阳中微子问题的结果。manbet手机版这个新的实验小组叫做神冈(Kamiokande)manbet手机版正敏Koshibamanbet手机版和Totsuka Yoji)使用一个大型纯水探测器来测量水中电子散射太阳发射的最高能量中微子的速率。manbet手机版水探测器非常敏感,但只对由一种罕见的核反应(包括核的衰变)产生的高能中微子敏感manbet手机版8manbet手机版B)在太阳能生产周期中。manbet手机版戴维斯最初的氯实验主要对同样的高能中微子敏感,但并非完全如此。

manbet手机版神冈实验证实,观测到的中微子事件的数量比太阳理论模型和教科书对中微子的描述所预测的要少。manbet手机版但是,在水探测器上的差异没有雷·戴维斯的氯探测器观察到的那么严重。

manbet手机版在接下来的十年里,三个新的太阳中微子实验加深了中微子失踪之谜。manbet手机版在意大利和俄罗斯进行的实验使用了大量含有镓的探测器,结果表明能量较低的中微子显然也缺失了。manbet手机版这些实验被称为GALLEX(由德国海德堡的Till Kirsten领导)和SAGE(由俄罗斯莫斯科的Vladimir Gavrin领导)。manbet手机版GALLEX和SAGE对低能量中微子非常敏感,这一点非常重要,因为我相信我可以更准确地计算出低能量中微子的数量,而不是高能量中微子的数量。manbet手机版此外,日本水探测器的一个更大的版本,称为超级神冈(由Totsuka和yoichiro Suzuki领导),对高能中微子进行了更精确的测量,并证实了氯和神冈实验中发现的高能中微子的原始不足。manbet手机版所以高能和低能中微子都丢失了,尽管比例不一样。

manbet手机版超级神冈探测器探测器

manbet手机版超级神冈探测器,东京大学。manbet手机版探测器由内部和外部体积组成,分别包含3.2万吨和1.8万吨纯水。manbet手机版外层体积遮蔽了研究中微子相互作用的内部体积。manbet手机版内部被11000个光电倍增管包围,可以探测到淡蓝色manbet手机版切伦科夫manbet手机版当电子被中微子撞击时发出的光。
manbet手机版制图:由东京大学神冈天文台、ICRR提供

manbet手机版在这十年中获得的证据表明,中微子在从太阳内部到达地球探测器的途中一定发生了什么。manbet手机版在1990年,manbet手机版汉斯是manbet手机版我指出,在标准粒子物理教科书中所包含的内容之外,还需要新的中微子物理学来调和戴维斯氯实验和日美水实验的结果。manbet手机版我们的结论是基于对氯和水实验对中微子数和中微子能量的相对敏感性的分析。manbet手机版在意大利和俄罗斯进行的较新的太阳中微子实验增加了解释中微子数据的难度,而不使用新的物理学。

manbet手机版新的证据也表明,太阳模型的预测是可靠的。manbet手机版1997年,利用从太阳表面发出的普通光中观察到的周期性波动,对整个太阳内部的声速进行了精确测量。manbet手机版测量到的声速与我们的太阳理论模型计算出的声速的精确度只有0.1%。manbet手机版这些测量结果向天文学家表明,太阳的理论模型是如此精确,以至于该模型也必须正确预测太阳中微子的数量。

manbet手机版20世纪的最后十年提供了强有力的证据,证明需要一种更好的基础物理学理论来解开中微子失踪之谜。manbet手机版但是,我们仍然需要找到确凿的证据。

manbet手机版解决方案

manbet手机版2001年6月18日下午12点15分(东部夏令时),加拿大、美国和英国科学家共同宣布了一个引人注目的消息:他们解开了太阳中微子之谜。manbet手机版国际合作(由manbet手机版阿瑟·麦克唐纳manbet手机版(加拿大安大略省)报告了用1000吨重水探测器获得的第一个太阳中微子结果manbet手机版2manbet手机版(Dmanbet手机版2manbet手机版O).新的探测器位于加拿大安大略省萨德伯里的一个镍矿中,它能够以一种不同的方式研究同样的高能太阳中微子,之前在日本用神冈德和超级神冈德普通水探测器进行了同样的研究。manbet手机版加拿大的探测器被称为太阳中微子天文台的SNO。

manbet手机版SNO探测器 manbet手机版艺术家绘制的萨德伯里太阳中微子天文台剖面图,它被包裹在外壳中,并被埋在地雷中。manbet手机版内部探测器包含1000吨重水,周围是一个装有大约10000个光电倍增管的不锈钢结构。manbet手机版外部的桶形腔(直径22米,高34米)装满了纯化的普通水,以提供支撑,并屏蔽除中微子以外的其他粒子。
manbet手机版图片:版权所有©Garth Tietien 1991

manbet手机版的实验

manbet手机版在他们的第一次测量中,SNO合作使用了重水探测器,其模式只对电子中微子敏感。manbet手机版SNO的科学家观察到,太阳内部产生的电子中微子数量大约是标准太阳计算机模型预测的三分之一。manbet手机版超级神冈探测器(Super-Kamiokande)主要对电子中微子敏感,但对其他类型的中微子也有一定敏感性,它观测到的事件大约是预期的一半。

manbet手机版如果粒子物理的标准模型是正确的,那么SNO测量到的分数和超级神冈测量到的分数应该是相同的。manbet手机版所有的中微子都应该是电子中微子。manbet手机版分数是不同的。manbet手机版粒子物理学的标准教科书模型是错误的。

manbet手机版结合SNO和超级神冈的测量,SNO合作确定了所有类型的太阳中微子(电子、μ子和tau)的总数,以及仅电子中微子的数量。manbet手机版所有类型的中微子的总数与计算机太阳模型所预测的数目一致。manbet手机版电子中微子约占中微子总数的三分之一。

manbet手机版确凿的证据被发现了。manbet手机版确凿的证据是中微子总量和电子中微子数量之间的差异。manbet手机版缺失的中微子实际上是存在的,但以更难以探测的μ子和tau中微子的形式存在。

manbet手机版2001年6月公布的划时代的结果被随后的实验证实。manbet手机版SNO的合作做出了独特的新测量,在重水探测器中观察到所有类型的高能中微子的总数。manbet手机版仅从SNO测量得到的这些结果表明,在太阳内部产生的大多数中微子——它们产生时都是电子中微子——在到达地球时都变成了μ子和tau中微子。

manbet手机版对SNO探测器中中微子总数的测量提供了确凿证据上的指纹。

manbet手机版这些革命性的结果是由日美合作的Kamland实验室独立验证的,该实验室研究的不是太阳中微子,而是日本及其邻国核反应堆释放的反中微子。manbet手机版这项合作(由日本仙台的铃木Atsuto Suzuki领导)观察到,从核反应堆中检测到的反中微子数量存在缺陷。manbet手机版根据太阳模型的计算、太阳中微子的测量和中微子行为的理论模型,预测了Kamland实验的缺陷,该模型解释了为什么之前的计算和测量似乎不一致。manbet手机版Kamland的测量显著地提高了我们对表征中微子的参数的认识。

manbet手机版丢失的中微子去了哪里?

manbet手机版太阳中微子消失之谜的答案是中微子实际上并没有消失。manbet手机版先前未被计数的中微子从电子中微子变成了更难以探测的μ子和tau中微子。manbet手机版戴维斯用氯进行的实验没有探测到μ子和tau中微子;manbet手机版它们没有被俄罗斯和意大利的镓实验检测到;manbet手机版第一次SNO测量没有检测到它们。manbet手机版对μ子和tau中微子缺乏敏感性是这些实验似乎表明大多数预期的太阳中微子缺失的原因。manbet手机版另一方面,日本的神冈和超级神冈水实验以及后来的SNO重水实验,除了对电子中微子主要敏感外,对μ子和tau中微子也有一定的敏感性。manbet手机版因此,这些水实验揭示了更大比例的预测太阳中微子。

manbet手机版这一切对物理学意味着什么?

manbet手机版中微子有什么问题?

manbet手机版太阳中微子有多重人格障碍。manbet手机版它们是在太阳中以电子中微子的形式产生的,但在通往地球的途中,它们的类型发生了变化。manbet手机版对于中微子来说,人格障碍的起源是一个被称为“中微子振荡”的量子力学过程。

manbet手机版庞特科沃和格里波夫在1969年就有了正确的想法。manbet手机版能量较低的太阳中微子在从太阳到地球的真空中从电子中微子转变为另一种类型。manbet手机版这个过程可以在不同类型之间来回进行。manbet手机版个性变化或振荡的数量取决于中微子的能量。manbet手机版在更高的中微子能量下,振荡过程因与太阳或地球上的电子相互作用而增强。manbet手机版Stas Mikheyev, Alexei Smirnov和Lincoln Wolfenstein首先提出,与太阳中电子的相互作用可能会加剧中微子的人格障碍,也就是说,物质的存在可能会导致中微子在不同类型之间更剧烈地振荡。

manbet手机版布鲁诺Pontecorvo

manbet手机版1983年,布鲁诺·庞特科沃在俄罗斯杜布纳核物理联合研究所的办公室里。manbet手机版Pontecorvo正在和他的合作者Samoil Bilenky讨论物理学。manbet手机版当天下午晚些时候,庞特科沃举办了一个派对,庆祝他的70岁生日。
manbet手机版图片:由Samoil Bilenky和John Bahcall提供

manbet手机版甚至在2001年SNO测量之前,对所有太阳中微子实验数据的现象学分析就以相当高的可信度表明,一些新的物理现象正在发生。manbet手机版这些前SNO分析的首选中微子参数与SNO和Super-Kamiokande结果选择的参数一致,置信度较高。manbet手机版但是,确凿的证据不见了。

manbet手机版把SNO和超级神冈的结果放在一起,就相当于找到了确凿的证据,因为它们涉及的是同样的高能太阳中微子,而且实验使用的技术对许多物理学家来说都很熟悉。manbet手机版此外,两个实验都对测量结果进行了多次检查。

manbet手机版粒子物理学的标准模型有什么问题?

manbet手机版粒子物理学的标准模型假设中微子是无质量的。manbet手机版为了使中微子振荡发生,一些中微子必须有质量。manbet手机版因此,必须对粒子物理的标准模型进行修正。

manbet手机版适合所有中微子数据的最简单模型表明,电子中微子的质量大约是电子质量的1亿分之一。manbet手机版但是,现有的数据还不足以确定排除所有可能的解决方案,只有一种可能。manbet手机版当我们最终得到一个唯一的解时,不同中微子质量的值可能会成为理解粒子物理学标准模型之外的物理学的线索。

manbet手机版关于中微子有两种等价的描述,一种是用中微子的质量来表示,另一种是用与中微子有关的粒子来表示(电子中微子与电子,μ子中微子与μ子粒子,或中微子与粒子)。manbet手机版质量描述和相关粒子描述之间的关系涉及到某些常数,称为“混合角”,其值是潜在的重要线索,可能有助于改进基本粒子行为的理论。

manbet手机版对太阳中微子的研究表明,中微子可以改变它们的性格或类型。manbet手机版这种病态的数学描述所决定的数量,我们希望这些数量将成为寻找基本粒子行为的更普遍理论的有用线索。

manbet手机版这一切对天文学意味着什么?

manbet手机版在SNO和超级神冈实验中观测到的中微子总数与使用标准太阳计算机模型计算出的中微子总数一致。manbet手机版这表明我们了解了太阳是如何发光的,这一最初的问题开启了太阳中微子研究领域。manbet手机版解开中微子失踪之谜是天文学的一个重要胜利。manbet手机版标准的太阳模型预测是正确的;manbet手机版粒子物理学的标准模型必须修改。manbet手机版40年前,当第一个太阳中微子实验被提出时,没有人会想到事情会变成这样。

manbet手机版为了正确预测太阳核反应产生的中微子的数量,必须详细了解许多复杂的现象。manbet手机版例如,人们必须了解各种不同能量下的核反应,在这些能量下的测量是很困难的。manbet手机版人们必须了解在非常高的温度和密度下能量的传输。manbet手机版人们必须在无法在地球上直接研究的条件下了解太阳物质的状态。manbet手机版太阳中心的温度大约是晴天时地球温度的5万倍,太阳中心的密度大约是水密度的100倍。manbet手机版人们必须测量太阳表面重元素的丰度,然后了解这些丰度是如何随着深入太阳而变化的。manbet手机版所有这些以及更多的细节都必须被准确地理解和计算。

manbet手机版高能太阳中微子的预测数量可以通过量子力学计算显示出来,它敏感地依赖于太阳的中心温度。manbet手机版温度的1%误差对应着中微子预测数量的30%左右的误差;manbet手机版3%的温度误差会导致中微子的2倍误差。manbet手机版这种高灵敏度的物理原因是,必须碰撞产生高能中微子的带电粒子的能量与它们的相互电斥力相比是小的。manbet手机版在太阳中,只有一小部分核碰撞成功克服了这种斥力并引起了核聚变;manbet手机版这部分对温度非常敏感。manbet手机版尽管太阳的理论模型对温度非常敏感,但它足够准确地预测中微子的数量。

manbet手机版为了达到所要求的精确度,分布在世界各地的各机构的数千名研究人员的研究努力是必要的。manbet手机版由于这个社区在过去四十年中的努力,我们现在有信心了解恒星是如何发光的。manbet手机版我们可以利用这些知识来解释对同样含有恒星的遥远星系的观测结果。manbet手机版我们可以利用恒星如何发光和进化的理论来了解更多关于宇宙进化的知识。

manbet手机版还剩下什么要做?

manbet手机版氯和镓探测器不能测量中微子事件的能量。manbet手机版只有水探测器(神冈、超级神冈和SNO)提供了观测到的太阳中微子能量的具体信息。manbet手机版然而,水探测器只对高能中微子(能量为500万电子伏)敏感。

manbet手机版太阳的标准计算机模型预测,大多数太阳中微子的能量都低于水探测器的探测阈值。manbet手机版如果标准的太阳模型是正确的,那么水探测器只对太阳发射的中微子的0.01%敏感。manbet手机版剩下的99.99%必须在未来用对相对低能量敏感的新探测器进行观测。

manbet手机版太阳是唯一一颗离地球足够近的恒星,我们可以观测到核聚变反应产生的中微子。manbet手机版为了更精确地检验恒星演化理论,观测丰富的低能太阳中微子具有重要意义。manbet手机版我们相信,我们可以比计算高能中微子的数量更准确地计算出低能中微子的预期数量。manbet手机版因此,准确测量低能中微子的数量将是检验我们太阳理论准确性的关键。manbet手机版可能仍然会有惊喜。

manbet手机版在较低的能量(< 200万电子伏)下,我们认为Pontecorvo和Gribov的理论很好地描述了电子中微子在真空中向其他类型中微子的转换。manbet手机版在更高的能量下,我们认为,如Mikheyev, Smirnov和Wolfenstein所建议的,为了理解电子中微子向其他类型中微子的增强转换,与电子的相互作用是必要的。manbet手机版我们需要在低能下进行新的实验,以测试和定量地理解从高能过程到低能下最重要过程的转换机制的变化。

manbet手机版低能的太阳中微子实验也可以提供描述中微子振荡的参数的精确测量。

manbet手机版我们可以用中微子来测量太阳的总辐射光度。manbet手机版目前对总光度的估计只使用了被称为光子的光粒子。manbet手机版如果辐射能量的唯一来源是如本文开头所示的方程所描述的核聚变反应,那么两种测量结果(光和中微子)将一致。manbet手机版我们期望基于我们目前对太阳如何发光的理解达成一致。manbet手机版但是,如果存在另一种能量来源——一些我们还不知道的过程——那么中微子和光的测量结果可能会有很大的不同。manbet手机版这将是一个革命性的发现。

manbet手机版为什么花了这么长时间?

manbet手机版太阳中微子消失的谜团在1968年首次被发现。manbet手机版雷·戴维斯在他的探测器中观测到的中微子事件的数量远远少于预测值。manbet手机版但是,直到2001年,大多数物理学家才确信太阳中微子的起源之谜是粒子物理标准模型的不足,而不是太阳如何发光的标准理论模型的失败。

manbet手机版日历

manbet手机版为什么大多数物理学家花了这么长时间才相信粒子理论是错的,而不是天体物理学?

manbet手机版让我们先来听听一些最杰出的物理学家是怎么说失踪中微子的。manbet手机版1967年,在他和格里波夫关于太阳中微子振荡的划时代论文发表的两年前,布鲁诺·庞特科沃写道:

manbet手机版“不幸的是,我们对太阳中各种热核反应的重量以及太阳中心温度的了解还不够充分,因此无法对预期的和观测到的太阳中微子进行有益的比较……”

manbet手机版换句话说,太阳模型中的不确定性是如此之大,以至于无法对太阳中微子的测量进行有用的解释。manbet手机版20多年后,布鲁诺·庞特科沃的观点得到了回应。1990年,霍华德·格奥尔基和迈克尔·卢克在一篇关于太阳中微子实验中可能产生的粒子物理效应的论文的开头写道:

manbet手机版“最有可能的是,太阳中微子问题与粒子物理学无关。manbet手机版天体物理学家能够预测天体的数量,这是一个巨大的胜利manbet手机版8manbet手机版B中微子在2到3倍以内……”

manbet手机版杨灯光。manbet手机版2002年10月11日,在诺贝尔物理学奖授予雷·戴维斯和小柴雅敏(Masatoshi Koshiba)以表彰他们首次在宇宙狗万世界杯中探测到中微子之后的几天,他说:

manbet手机版“即使在Davis的艰苦工作和Bahcall的仔细分析之后,我也不相信中微子振荡。manbet手机版我认为这种振荡是不必要的。”

manbet手机版西德尼·德雷尔在2003年1月给我的一封解释信中写道:“……(粒子物理学的)标准模型的成功太宝贵了,不能放弃。”

manbet手机版粒子物理学的标准模型是一个美丽的理论,经过数千个实验室实验的检验和发现,它能做出正确的预测。manbet手机版另一方面,标准的太阳模型在不熟悉的条件下涉及复杂的物理,以前没有经过高精度的测试。manbet手机版此外,标准太阳模型的预测敏感地依赖于模型的细节,如中心温度。manbet手机版难怪科学家们花了很长时间来指责粒子物理的标准模型而不是太阳的标准模型。

manbet手机版一个惊人的社区成就

manbet手机版当我回顾过去四十年来太阳中微子研究领域所取得的成就时,我感到非常惊讶。manbet手机版一个由数千名物理学家、化学家、天文学家和工程师组成的国际团体共同努力,证明了在地球深处的矿井中,计算装满清洗液的游泳池中的放射性原子,可以告诉我们关于太阳中心的重要信息,以及被称为中微子的奇异基本粒子的特性。manbet手机版如果我没有经历过太阳中微子的传奇,我不会相信这是可能的。


manbet手机版参考书目

manbet手机版J. n . Abdurashitov等人,“在22年太阳活动周期的一半期间,俄罗斯-美国镓太阳中微子实验测量太阳中微子捕获率”,J. Exp. Theor。manbet手机版理论物理。manbet手机版95manbet手机版181 - 193 (2002);manbet手机版W. Hampel等人,“GALLEX太阳中微子观测:GALLEX IV的结果”,物理。manbet手机版列托人。manbet手机版B 44manbet手机版, 127 - 133(1999)。manbet手机版这两篇论文介绍了用镓太阳中微子实验获得的重要观测结果。

manbet手机版Q.R. Ahmad,等人,“率的测量manbet手机版相互作用产生的manbet手机版8manbet手机版B太阳中微子在萨德伯里中微子天文台,物理。manbet手机版启。manbet手机版87manbet手机版071301(2001)。manbet手机版对于大多数物理学家来说,这篇论文改变了他们对太阳中微子的看法。

manbet手机版J.N.巴科尔,“太阳中微子I.理论”,物理。manbet手机版启。manbet手机版12manbet手机版, 300 - 302(1964)。manbet手机版本文介绍了用氯探测器研究太阳中微子的建议的理论方面。

manbet手机版J.N. Bahcall和H.A. Bethe,“太阳中微子问题的解决方案”,物理。manbet手机版启。manbet手机版65manbet手机版, 2233 - 2235(1990)。manbet手机版我们在这篇文章中表明,如果氯和神冈太阳中微子实验都是正确的,就需要新的粒子物理学。manbet手机版镓和超级神冈实验的后续结果加强了这一论点。

manbet手机版J.N. Bahcall, M.H. Pinsonneault, S. Basu和J. Christensen-Dalsgaard,“标准太阳能模型可靠吗?”manbet手机版,《物理。manbet手机版启。manbet手机版78manbet手机版, 171 - 174(1997)。manbet手机版这篇论文的摘要总结道:“标准太阳模型对太阳性质的预测比涉及太阳中微子的应用更精确。”manbet手机版这一结论是基于太阳声速的测量值与标准太阳模型预测值的一致性高于0.1%。manbet手机版这一需要新物理学的推论是基于天文证据的,并在四年半后被漂亮的SNO太阳中微子测量所证实。

manbet手机版J. n . Bahcall, M.H. Pinsonneault和S. Basu,“太阳模型:当前的时代和时间依赖,中微子,和日震性质,”manbet手机版555manbet手机版, 990 - 1012(2001)。manbet手机版本文的中微子预测与SNO和Super-Kamiokande实验的后续测量之间的一致性很好,在引用的理论和实验不确定度范围内。manbet手机版这篇论文是1962年开始的一系列论文的一部分,该系列论文的目的是计算越来越精确的太阳内部模型,并完善太阳模型的中微子预测。

manbet手机版h·a·贝特,《恒星的能量产生》,物理学。manbet手机版牧师。manbet手机版55manbet手机版, 434 - 456(1939)。manbet手机版如果你是一名物理学家,只有时间阅读该学科的一篇论文,那么就应该阅读这篇论文。

manbet手机版B.T.克利夫兰等人,“用Homestake氯探测器测量太阳电子中微子通量”,天体物理学。manbet手机版J。manbet手机版496manbet手机版, 505 - 526(1998)。manbet手机版这篇不朽的论文总结了用戴维斯等人的氯探测器测量太阳中微子通量。

manbet手机版小r·戴维斯,“太阳中微子。manbet手机版2manbet手机版物理实验。”manbet手机版启。manbet手机版12manbet手机版, 303 - 305(1964)。manbet手机版本文介绍了用氯探测器测量太阳中微子的方案的实验方面。

manbet手机版S. Drell, 2003年1月29日写给John Bahcall的私人信件。manbet手机版在这封信中,Drell解释了他和许多理论物理学家不接受太阳中微子振荡的原因,直到SNO实验的第一个结果发表。manbet手机版他说,物理学的标准模型太漂亮,太成功,不能放弃。

manbet手机版K. Eguchi等人,“来自Kamland的第一个结果:反应堆反中微子消失的证据”,物理。manbet手机版启。manbet手机版90manbet手机版021802(2003)。manbet手机版你必须读过这篇论文才能相信这是可以做到的。manbet手机版本文通过一个地面实验给出了太阳中微子改变其类型的最终确认。

manbet手机版福田等人,“覆盖太阳周期22的太阳中微子数据”,物理。manbet手机版Rev. 77, 1683-1686 (1996);manbet手机版S. Fukuda等人,“太阳能manbet手机版8manbet手机版B和肝中微子测量从1258天的超级神冈数据,“物理。manbet手机版启。manbet手机版86manbet手机版5651(2001)。manbet手机版这些文章总结了日美两国不同寻常的水实验的太阳中微子结果。

manbet手机版H. Georgi和M. Luke,“中微子矩,质量,和保管SU(2)对称性”,核。manbet手机版理论物理。manbet手机版B 347manbet手机版1 - 11(1990)。manbet手机版这些作者表达了他们撰写论文时物理学家们的主流观点,即太阳中微子之谜并非源于新的粒子物理学。

manbet手机版v.n.g ribov和b.m.p ontecorvo,“中微子天文学和轻子电荷”,物理。manbet手机版列托人。manbet手机版B 28manbet手机版, 493 - 496(1969)。manbet手机版在这个问题被认识一年后,这篇富有远见的论文提出了正确解决太阳中微子问题的基本思路。manbet手机版为了证明确实需要新的粒子物理学来解释那些数不清的中微子发生了什么,人们花了30多年的时间。

manbet手机版S.P. Mikheyev和A.Y. Smirnov,“物质振荡的共振增强和太阳中微子光谱”,苏联核物理杂志manbet手机版42manbet手机版, 913 - 917(1985)。manbet手机版Mikheyev和Smirnov指出,Wolfenstein(1978)和Gribov和Pontecorvo(1969)关于中微子振荡的观点为太阳中微子的消失提供了一个自然而美丽的解释。manbet手机版他们的论文提供了解决太阳中微子问题所需的最终粒子物理元素。manbet手机版此外,Mikheyev, Smirnov和Wolfenstein关于物质对中微子振荡的影响的观点在与太阳物理学无关的领域中也很重要,包括早期宇宙、恒星爆炸和地球上的实验室实验。

manbet手机版庞特科沃,“中微子实验与轻子电荷守恒问题”,Zh。manbet手机版Exp Teor。manbet手机版发嘶嘶声。manbet手机版53manbet手机版, 1717 - 1725(1967)。manbet手机版在这篇预言性的论文中,Pontecorvo首次讨论了太阳中微子振荡的可能性。manbet手机版他还否定了用太阳中微子来测试中微子振荡的可能性,因为他相信,理论预期达不到所要求的精度。

manbet手机版A.Y. Smirnov,“城市固体垃圾效应和太阳中微子”,X国际中微子望远镜研讨会论文集,威尼斯,2003年3月11-14日,由Milla Baldo Ceolin编辑,第23-43页。manbet手机版本文是对太阳中微子现象中物质效应的历史和基本物理学的一个清晰而美丽的总结。

manbet手机版l .重返狼穴。manbet手机版牧师。manbet手机版D 17manbet手机版, 2369 - 2374(1978)。manbet手机版这篇非凡的论文催生了一个学术产业,并奠定了许多随后关于中微子振荡的理论工作的基础。manbet手机版Wolfenstein提出了一个关于物质(电子)可以修改Gribov和Pontecorvo提出的真空中微子振荡机制的优雅的物理推导。

manbet手机版杨c.n.,“必要的微妙和不必要的微妙”,在“标准模型之外的中微子和对物理学的影响”,由R. Shrock编辑,世界科学(2003)第5页。manbet手机版杨对必要和不必要的微妙之处进行了有启发性的区分。manbet手机版他解释说,直到实验证据变得压倒性,他才相信中微子振荡的存在。manbet手机版他认为振荡是一种智力上的奢侈,这是先前已知的粒子物理学所不需要的。


manbet手机版*manbet手机版约翰·n·巴科尔是新泽西州普林斯顿高级研究所自然科学理查德·布莱克教授。manbet手机版John Bahcall于1956年获得加州大学伯克利分校物理学学士学位,1961年获得哈佛大学博士学位。manbet手机版他是加州理工学院的教员,也是普林斯顿高等研究院的自然科学教授。

manbet手机版bacall博士的专业领域包括星系模型、暗物质、应用于天文系统的原子和核物理、恒星演化、类星体发射和吸收线。manbet手机版1964年,他与小雷蒙德·戴维斯(Raymond Davis Jr.)合作,提出可以通过实用的氯探测器探测到来自太阳的中微子。manbet手机版在随后的三十年里,他完善了对太阳中微子探测器的理论预测和解释。

manbet手机版1999年,bacall教授因其在星系模型、类星体吸收光谱和太阳中微子方面的工作而被授予美国天文学会的终身成就奖——罗素奖。manbet手机版1998年,他被授予美国国家科学奖章和美国物理学会的汉斯·贝特奖;manbet手机版1994年美国天文学会和美国物理研究所的海涅曼奖,以表彰他在太阳中微子方面的工作;manbet手机版1992年NASA杰出公共服务奖章,表彰他使用哈勃太空望远镜进行的观测;manbet手机版以及1970年美国天文学会的华纳奖,以表彰他对类星体和太阳中微子的研究。

manbet手机版bacall教授于1990-1992年担任美国天文学会主席,并于1990年代担任国家天文和天体物理学学术十年调查委员会主席,该委员会成功地为研究项目设定了优先次序。

manbet手机版1.manbet手机版这篇文章是独立的,可以独立阅读,但它是文章的续集manbet手机版《太阳是怎样照耀的》manbet手机版2000年6月,J.N.巴科尔在诺奖网站上发表了这篇文章。manbet手机版在最初的文章发表后的三年中,获得了大量验证性的实验数据。manbet手机版这些新数据本身就提供了一个引人入胜的故事。

manbet手机版2.manbet手机版重水的化学性质与普通水相似。manbet手机版然而,重水中的氢有一个原子核,由一个质子和一个中子组成,叫做氘。manbet手机版对于普通的水来说,氢原子的原子核中只有一个质子(没有中子)。

manbet手机版首次出版于2004年4月28日