抓鬼？其实人家真正的名字叫中微子，只是人家有一个绰号叫幽灵粒子。

这次中国科学家在地下七百米的深处，成功的用有机玻璃球抓到了十个。

央妈在报道的时候，将中微子戏称为鬼。

不过这次成功抓住中微子的事情，英媒在报道中说，中国领先美国整六年。

那么今天就来说说中微子。

中微子属于一种轻子，是构成自然界最基本的粒子之一，通常用希腊字母V来表示。

将这句话分成两部分来理解。

其一，什么是轻子呢？

用科学的角度去解释，指的是不产于强相互作用的自旋为h/2的费米子。

科学的定义往往看起来越看越糊涂，简单的说，轻子是从质量上划分的，参照物是电子，只要质量上小于等于电子，就可以认定为轻子。

（注：在相当长的时间里，科学家认为中微子是没有质量的）

当然这么解释不准确，甚至是错误的，但不妨碍吃瓜人士的理解。

其二、自然界的基本粒子。

目前发现的基本粒子有十二种，中微子就占据了其中的四分之一。

因为中微子的类型又分为三个类型：电子中微子，缪子或μ中微子，陶子或τ中微子。

那么中微子作为基本粒子又有什么特点？值得让科学家们在地下七百米的深处去抓捕它？

宇宙的诞生，一种非常流行的说法是产生于一次宇宙大爆炸，而这场爆炸距今一百三十七亿年前发生的。

现在科学家推断，在这次宇宙大爆炸中，其实产生了两个世界，其一物质世界，其二反物质世界。

只不过随着时间的推移反物质世界消失了，当然也有科学家认为反物质世界并没有消失，而是藏了起来，藏到了一个人类至今没有发现的地方。

不过反物质世界是消失了，还是藏起来了，这并不是科学家们首要解决的问题。

首要解决的问题是，宇宙大爆炸的时候，反物质世界究竟有没有诞生。

那么想要搞清楚这个问题，就需要从中微子的身上去寻找，因为在宇宙大爆炸后的几秒钟，中微子就诞生了。

所以如果在宇宙大爆炸的时候，真的产生了反物质世界，那么中微子必然会携带着这些信息。

甚至有科学家认为，反物质世界之所以消失，形成人类所处的这个物质世界，其实就是中微子的作用。

举个最简单的例子，构成地球的大部分元素其实是超新星爆炸之后的产物，那么中微子在超新星爆炸的时候，是可以携带走爆炸时能量的99％。

厉害吧！

所以中微子携带的信息是非常的庞大。

说到这里，就会有一个疑问。

从宇宙大爆炸之后，物质世界经历了一百三十七亿年，中微子作为最古老的粒子，在如此长的时间里，难道不会发生点变化吗？

如果发生了变化，还能准确的解释一百三十七亿年之前发生的事情？

这就是问题的关键了，中微子除了质量非常的小这一特点之外，它还有一个特点，几乎不和周围的物质产生相互作用。

所以中微子自从诞生的时候是什么样子，那么现在依然是什么样子。

这同样是一个很好的特性，但随之而来就产生了一个问题。

中微子虽然无处不在，但它不会和周围的物质产生相互作用，那么想要发现它，就非常的困难，因为这个特点，它可以穿透很多材质。

比如：人体、地面、地球，甚至是太阳它都能轻松穿过。

那么用什么东西可以将中微子抓起来就是一个非常重要的问题，而且在抓起来之前，还要处理一个关键性的问题，怎么发现它。

毕竟它和周围的物质没有作用，所以只能通过一些物质及其微弱的反应，来确定中微子的存在，然后才能试着抓捕。

这就是为什么中微子被叫做幽灵粒子的原因，不容易看到，还不容易抓到。

那么中微子除了了解宇宙大爆炸之时的一些秘密之外，它还能做什么呢？

最有价值的一个作用就是传输信息，因为它连太阳都可以穿透，那就意味着使用中微子进行通信，就不会有通信中断的事情发生。

比如美国的费米实验室就做过类似的实验，他们在抓到的中微子上就成功的实现了通信，带宽达到了0.1bps，误码率只有1％。

那么这种强劲的通信能力，再深挖一下，中微子通信就可以在一些危险的地方进行工作。

比如说核反应堆这样的环境中，用中微子探测器对核反应堆实时监控。

中微子如此重要，那么研究中微子就是必然的，但目前为止研究中微子的国家却屈指可数。

为什么呢？

有三个原因。

其一、上文中其实提到了其中一个原因，中微子因为不和其他物质发生反应，想要看到它还得从一些物质的微弱反应才能发现。

这样的能力，不是随便一个国家就可以有的。

其二、干扰。

在宇宙中存在着各种高能宇宙射线，虽然地球的磁场和大气层阻挡了大部分，但不可避免的还是有很多高能宇宙射线进入到地球。

那么在捕捉中微子的时候，这些高能宇宙射线就会对设备实施干扰。

所以就得想办法将这些高能宇宙射线给过滤掉，最好的方法就是将实验室建在地下，而且还必须是五百米以下的地下深处才行。

这样做还有一个好处，过滤掉高能宇宙射线的同时，还能将实验室的温度和湿度保持在一个恒定的范围，这样对抓到的中微子进行研究，就会将准确率和可靠性提高一个台阶。

深度有了，还得有相应的设备，其中最关键的一个设备叫做中微子闪烁探测器。

这个设备外观像一个超级大的罐子，里面装着几万吨的液体闪烁体，以及几万只光电倍增管。

其中的液体闪烁体被装在一个由钢材和有机玻璃设计的容器中。

如何抓捕中微子呢？

必须是大量的中微子穿透探测器，偶尔会激发这些液体闪烁体发出一些及其微弱的光。

（注：请记住必须是大量的中微子，还得是偶尔，发出的光还是及其微弱的）

那么这些液体闪烁体又是什么呢？

它有两种成分，其一是超纯水；其二是烷基苯。

烷基苯不解释，就说这个超纯水，这种水和日常生活中提到的纯水是不一样的，它是通过各种技术提炼出来的，电阻率达到18MΩ.cm的水。

18MΩ.cm是个什么概念呢？

绝缘体木头的电阻率是15MΩ.cm，所以超纯水比木头还要绝缘。

再有前边提到的光电倍增管，这些东西是将中微子在闪烁体上表现出来的光信号抓住，然后转变成电信号给科学家们看。

关键在变成电信号的时候，因为信号及其微弱，还要扩大一千万倍才行。

所以仅仅这两个设备，就难住了很多国家，以至于在相当长的一段时间里，中微子研究大部分都是被西方所垄断。

在中国的江门地下七百米实验室建立之前，全世界也就五个中微子观察所。

这五个观察所分别位于日本的神冈、加拿大的萨德伯里、美国厄文－密歇根、南极的 IceCube中微子观测站（注：美国的）。

至于最后一个，是1977年苏联建立在贝加尔湖底的观察所。

再举个例子，就能感觉到抓捕中微子的困难。

比如大麦哲伦星系中的超新星爆炸，当时产生了10的五十八次方个中微子，而被地球捕捉到的，只有二十五个。

其中日本捕获的最多，达到了十二个，美国八个，苏联五个。

日本之所以最多，是因为他的探测器位于地下一千米，设备中的纯水有五万吨，光电倍增管有一万一千两百个。

如此庞大的设备，才将抓捕中微子的数量扩展到了最大。

仅仅这个探测器，日本就花费了一百五十亿日元，同时也带给了日本两个诺贝尔奖。

如此好处，让美国下了决心，要建造一个位于一千五百米深，而且是世界上最大的中微子探测器。

目前位置也选好了，就在南达科他州富德地下研究中心。

别的国家有的，中国必须有，别的国家没有的，中国想办法也得有。

这是近年来中国得到的一条经验，不然就会被其他国家用上一个词——卡脖子。

那么对于西方垄断中微子的研究，中国科研人员也不甘落后。

所以在2003年的时候，中国科学院高能物理研究所就提出了，利用大亚湾核反应堆产生的中微子，来研究中微子。

这个想法得到了通过，并在2012年的三月份有了成功，发现了中微子第三种振荡模式，而且还测量出了振荡概率。

这个成果，在同年被列入了美国《科学》杂志上，2012年十大科学突破。

当然了大亚湾核电站的条件是有限的，想要出更好的成果，就必须有更好的实验设备和条件。

所以在2013年的时候，江门中微子实验项目立项了。

之所以选在这里，是因为距离江门五十三公里的地方，阳江和台山建立两个反应堆，这两个反应堆的功率位居世界首位，可以获得双倍的实验样本。

这样的条件，放在世界上都是最合适的地方。

设备中的光电倍增管是四万五千只，是日本设备的四倍，关键这些光电倍增管还都是国产的，打破了国外垄断三十多年的历史。

设备中使用的有机玻璃就有六百吨，是世界上最大的单体有机玻璃球。

虽然重量很大，但有机玻璃壁的厚度仅为十二厘米，听起来很厚，其实在同类产品中，这个厚度堪比鸡蛋壳。

这个有机玻璃球是要放在超纯水中，长期受到三千吨浮力的作用，各个接口如果不好的话，结果可以想象得到。

而中国科研人员抓到中微子就是依靠这个有机玻璃球。