《学霸的科幻世界》第五百一十一章 中微子

    沈静想了想，说道：“好，那咱们就说好了，一年后如果你依旧想不到救我的办法，那你就必须答应我的要求。”
    庞学林微笑道：“没问题。”
    接下来的时间，两人放下各自的心思，开始轻松享受这趟假日旅行。
    因为搭乘飞行汽车的关系，青藏高原复杂的地貌不再是阻碍。
    巍峨耸立的喜马拉雅山脉、蜿蜒纵横的雅鲁藏布大峡谷以及大大小小如同蓝宝石一般错落镶嵌在青藏高原上的湖泊，让庞学林和沈静充分领略到了世界屋脊的美景。
    只是让庞学了有些意外的是，沈静并没有如同小说中所显示的那般多愁善感，对于自己将会被永久困在地心，地表世界看一眼少一眼一事，沈静反而相当看得开，并没有太过在意。
    庞学林惊讶的同时，也暗暗感叹，能够入选落日系列地航飞船的船员们均非常人。
    同时，庞学林也隐隐意识到，小说中沈静之所以有那种表现，更多的可能是小说男主带沈静前往草原时，沈静被困地心不久，心态上还没有完全适应地心的生活。
    而到了现在，她已经做好了余生都在地心生活的准备，在看外面的世界时，心境自然又会有所不同。
    结束完三天的旅程，庞学林带着沈静的“眼睛”返回基地，告诉沈渊自己与沈静的赌局，并且让沈渊中断基地与落日六号的通讯联系。
    沈渊虽然好奇庞学林如何在一年内找到拯救落日六号的办法，但是庞学林既然不说，沈渊一时半会儿也不好多问。
    随后，庞学林告别沈渊，回到了京城，以地球大炮工程副总工程师的身份，前往中科院高能物理研究所，开始了针对中微子的研究。
    这个世界，虽然整体科技水平要比现实世界高出一截，但在基础物理学和基础数学领域，两者差距并不大。
    和现实世界类似，在这个世界，希格斯玻色子被发现之后，粒子物理进入了一个新的阶段。
    希格斯玻色子是粒子物理标准模型的最后一个组成部分，它的发现意味着一个时代的结束，也预示着一个新时代的开启。
    标准模型是系统地描述整个粒子物理、经过大量实验检验的理论体系。
    找到希格斯粒子之后，标准模型趋近完善，具有优美的结构和惊人的预言能力。
    但是在另一方面，却存在暗物质、暗能量、宇宙正反物质不对称性、中微子质量等一些标准模型无法容纳，或者难以解释的现象，说明必然存在着标准模型之外的新物理。
    在标准模型中，中微子是没有质量的。
    而中微子振荡的发现说明中微子有质量。
    这是目前发现的唯一有坚实实验证据超出标准模型的现象。
    中微子共有三种，分别是电子中微子、m中微子、t中微子。
    在标准模型中它们的质量为零。
    1956年李政道和杨振宁预言弱作用宇称不守恒，即空间的左右不对称，很快被吴健雄用实验证实。
    实验也发现在弱作用中宇称不仅不守恒，而且是最大破坏的。
    造成这一现象的原因实质是只存在左手螺旋度的中微子（即它的自旋总是与运动方向相反），不存在右手中微子。
    这只有中微子质量为零才能成立，因为质量不为零的话，那么中微子的速度必然小于光速，可以选择一个比它还快的参考系，让它的螺旋度发
    生翻转。
    根据这一现象，李政道和杨振宁提出了中微子的二分量理论，该理论又催生了弱作用的 v-a理论，被标准模型所继承，与各种实验数据符合得非常好。
    因此，在标准模型中，中微子是没有质量的。
    然而，1998年日本超级神冈实验（super-k）发现大气中微子存在振荡现象，即中微子在飞行中可以变成其他种类的中微子。
    与更早的太阳中微子失踪之谜，稍晚的sno（太阳中微子）、kamland（反应堆中微子）、k2k（加速器中微子）等实验的结果一起，形成了中微子振荡的坚实证据。
    中微子振荡说明中微子有质量，只不过它非常非常小，以至于即使以这个世界的人类科技水平，依旧没办法将中微子质量精准测量出来。
    将中微子质量纳入标准模型中看上去不是大问题，像电子一样给它加一个质量项似乎就可以了。
    不过马上就会碰到两个问题。
    一个问题是怎么加。中微子自旋为1/2，是费米子。
    其他的费米子都是带电荷的，而中微子不带电。
    这样，中微子可以像其他费米子一样，是狄拉克粒子，有一个狄拉克质量项，也可以是一种特殊的马约拉纳粒子，即它的反粒子就是它自身，只是螺旋度相反。
    另一个问题是中微子质量太小，如果简单加一个狄拉克质量项，那么它的质量与最重的顶夸克相差一万亿倍。
    同一个希格斯粒子，既要产生顶夸克那么大的质量，又要产生中微子那么小的质量，如此悬殊的差距让人很难相信。
    有一类很受物理学家喜欢的理论，叫“跷跷板机制”，它假定中微子是马约拉纳粒子，同时存在尚未被发现的、质量远大于电弱能标的重中微子，这样中微子的微小质量可以得到很自然的解释。
    不过重中微子是无法填进标准模型的三代结构中的。
    不管是对于这个世界的物理学界，还是对于地球上的物理学界，中微子都有大量谜团尚未解开。
    首先它的质量尚未直接测到，大小未知；其次，中微子与它的反粒子是否为同一种粒子也不得而知；第三，中微子振荡还有两个参数未测到，而这两个参数很可能与宇宙中反物质缺失之谜有关；第四，它有没有磁矩；等等。
    因此，中微子成了粒子物理、天体物理、宇宙学、地球物理的交叉与热点学科。
    目前，在这个世界，中微子主要有两大应用。
    其一就是中微子通讯。
    由于地球是球面，加上表面建筑物、地形的遮挡，电磁波长距离传送要通过通讯卫星和地面站。
    而中微子可以直透地球，它在穿过地球时损耗很小，用高能加速器产生10亿电子伏特的中微子穿过地球时只衰减千分之一，因此从南美洲可以使用中微子束穿过地球直接传至中国。
    将中微子束加以调制，就可以使其包含有用信息，在地球上任意两点进行通讯联系，无需昂贵而复杂的卫星或微波站。
    应用之二是中微子地球断层扫描，即地层ct。
    中微子与物质相互作用截面随中微子能量的提高而增加，用高能加速器产生能量为一万亿电子伏以上的中微子束定向照射地层，与地层物质作用可以产生局部小“地震”，类似于地震法勘探，可对深层地层也进行勘探，将地层一层一层地扫描。
    但这种地球断层扫描的精准度相当有限，误差达到了数十公里，在这种条件下，想要通过地层ct在地核内锁定落日六号的位置，无异于大海捞针。