2021-08-05

地球上最纯净的水什么样?可能超过你的想象|中微子|地球|探测器


  来源:狂丸科学

  什么是世界上最纯净的水?是希腊的melissani湖,菲律宾的镜湖,抑或是其他令游客啧啧称奇的江河湖海?


  其实,如果从科学的角度来回答,答案应该是:电阻率为18.2兆欧姆厘米左右的去离子水,这才是真正意义上的纯水。


  想要得到纯度很高的水,需要从自来水出发,经过过滤、反渗透、树脂混床等步骤。但是为了保持纯度,需要费的功夫更多,要将纯水不停地循环,才能去掉溶入水中的材料微粒、气体、细菌等。所以在现实生活中,我们很难看见纯水。


  但是世界上有一处地方,常年都有着近5万吨处于循环中的纯水。


  事实上,这5万吨纯水被装在一个直径39.3米、深41.4米的大金属桶中:最初注满它就花了整整2个月的时间。这个桶位于日本岐阜县的地下1000米处,真实身份是东京大学于1983年建造的大型中微子探测器,也是和纯水相关的全球最出名的地方。


  这些水几乎达到了光学意义上的绝对透明,有着近18.2兆欧姆厘米的电阻率,能最大程度地降低杂质对中微子探测的影响。


  2015年,梶田隆章就因在该探测器发现大气中微子振荡,与加拿大萨德伯里中微子观测站分享了该年的诺贝尔物理学奖。


  或许有人会问,为什么要大费周章在地底用纯水来观测中微子,在普通的实验室里不行吗?科学家们是在没事烧纳税人的钱么?


  这是因为地球一直处于高能亚原子粒子的不断轰击中,宇宙射线在上层大气中发生的相互作用会形成嘈杂的辐射干扰。


  早在60年代初,研究人员就意识到,地壳才是这些干扰的最佳掩体,岩层还会屏蔽掉讨厌的粒子沉降,从那时起,高能粒子研究所的选址就多放在了地下。


  还有一个原因是,基于中微子的特性,纯水是一个可控的理想撞击环境,不会有其他的干扰。


  中微子接近光速,在穿透地球时会有极微小的可能与物质撞击,释放轻粒子。轻粒子会进一步产生切连柯夫辐射,释放出或可见或不可见的光,而探测器的主要目的就是观测这些辐射和光。


  而中微子的数量虽然不少,能发生这种撞击的可能性却是微乎其微。所以这个研究过程,多少有点像瞎猫碰见死耗子。


  而纯水的一个巨大优势就是获取成本低,能大量部署——既然不能增加死耗子的数量,人们就多放几只瞎猫来增加一下概率。

原文转载:http://tech.shaoqun.com/a/544828.html

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