许多人都不知道,在日本岐阜县飞驒市神冈町的废弃矿山下,隐藏着一个巨大的“奇迹”,它被藏在深达1000米的废弃砷矿中,里面装着50000吨超纯水(这种水中除了水分子,几乎没有任何杂质),它们在这里静静待了20年,无数人期待着“奇迹”的发生。
在说这个奇迹之前,我们要先了解一个专业术语,它叫做“质子衰变”。
质子衰变(Proton decay),是粒子物理学上,一个假设的放射性衰变,这个假设中预言了质子在衰变的时候,会变成更轻的次原子粒子。然而时至今日,所有试图观察这个衰变的实验无一成功。
1982年,一位叫小柴昌俊的日本物理学家对“质子衰变实验”产生了浓厚的兴趣,于是萌生出探测“质子衰变”的想法,一旦成功,科学家们就能够检测濒临灭绝的恒星,进一步了解宇宙,具有跨时代的意义。然而想要完成这项实验,必须要有完美的实验环境,因为哪怕是一些噪音,都会影响他们的观测,所以他得找一处高山来屏蔽噪音等一切外来影响。
然而日本最高的富士山,也不过3776米,并且日本政府也不可能让他在这里搞实验,走投无路下,小柴昌俊来到了神冈町被废弃的矿山,决定在这里进行试验。经过1年多的努力,小柴昌俊的团队在矿山下面建立起了一个巨型圆柱形容器,它高16米,直径达到15.6米,能够装30000吨水和1000只光电倍增管,如此,他们便能在这里观测质子衰变,小柴昌俊等人将其命名为“神冈核子衰变实验”(KamiokaNDE)”。
1987年,他们迎来了第一个惊喜——发现了大麦哲伦云中超新星1987A爆发时产生的中微子,此乃人类首次探测到太阳系以外的天体产生的中微子!瞬间震惊全球物理学界,虽然他们的初衷是探测“质子衰变”,但这个意外收获,让他们决定稍稍转变方向。
那么这个“中微子”到底有多重要呢?简单来说,每一颗行星在崩溃前,都会发射出中微子,这样便能让我们提前知道危险。
1990年,他们在“神冈核子衰变实验”的基础上建造了更大的探测器,它足足能装50000吨高度纯净的水,小柴昌俊为其取名为“超级神冈探测器(Super-KamiokaNDE)”,小柴昌俊的团队们继续在这里奋斗,期待这下一次“奇迹”的降临,然而这一次,他们又等了12年。
2002年,小柴昌俊团队迎来了新的惊喜!他们通过“超级神冈探测器”顺利证实了反应堆中产生的中微子发生了震荡,这对整个粒子物理学来说都是里程碑式的进步,小柴昌俊因为这个发现,直接拿下了当年的诺贝尔物理学奖,看着这足足等了20年的“奇迹”,小柴昌俊流下了眼泪。期待他们能在接下来的日子里,有更了不起的发现!