中微子穿透力很強(qiáng)這都是爛大街的事了，但如果有人問(wèn)中微子穿透力為什么那么強(qiáng)，它能穿過(guò)中子星和黑洞嗎？估計(jì)大部分人都要卡殼，我們今天就來(lái)討論下這個(gè)有點(diǎn)看起來(lái)很“簡(jiǎn)單”的穿越問(wèn)題。
一、中微子是一種什么粒子？
中微子：Neutrino，從字面上理解是“微小的電中性粒子”，上世紀(jì)30年代時(shí)泡利為了解釋?duì)滤プ冎心芰?、?dòng)量以及自旋角動(dòng)量守恒而提出了中微子假說(shuō)，不過(guò)當(dāng)時(shí)泡利稱(chēng)其為中子，但1932年時(shí)發(fā)現(xiàn)了中子，費(fèi)米和泡利在1933年的索爾維會(huì)議上將其改名為中微子。
在標(biāo)準(zhǔn)粒子模型里中微子屬于費(fèi)米子。構(gòu)成物質(zhì)大廈的“磚塊”比如電子、夸克與中微子等都屬于費(fèi)米子，而在將磚塊粘合起來(lái)的“水泥砂漿”比如光子、膠子與介子W和Z玻色子則是玻色子！
早先以為中微子沒(méi)有靜止質(zhì)量，但現(xiàn)在我們知道中微子是有質(zhì)量的，只是質(zhì)量極輕，原子中經(jīng)常被忽略質(zhì)量的電子是它的千萬(wàn)倍。中微子是不帶電荷的中性基本粒子，同時(shí)也是一種輕子，因此它不參與電磁作用，也和強(qiáng)相互作用無(wú)緣，但參與引力作用和弱相互作用。
但在亞原子粒的尺度下，引力的作用幾乎可以忽略不計(jì)（只有強(qiáng)作用力的1/10^-39）,因此它在穿越物質(zhì)時(shí)幾乎不會(huì)有障礙，這也是它難以檢測(cè)的原因。中微子的速度只比光速低約0.0006%，這還是2012年MINOS實(shí)驗(yàn)組在升級(jí)了設(shè)備之后測(cè)得的數(shù)據(jù)，原先認(rèn)為中微子等于光速，甚至還鬧出過(guò)一起中微子超光速的事故，當(dāng)然后來(lái)確認(rèn)是傳輸線路的問(wèn)題。
二、中微子從哪里來(lái)？
放射性物質(zhì)衰變以及核裂變堆與未來(lái)的聚變堆和超新星爆發(fā)等都能產(chǎn)生中微子，當(dāng)然我們天天見(jiàn)的太陽(yáng)也是中微子產(chǎn)生大戶(hù)。當(dāng)太陽(yáng)到達(dá)頭頂時(shí)，你腳下的地球在每平方厘米的土地上，每秒都會(huì)有超過(guò)650億顆來(lái)自太陽(yáng)的中微子穿透。
1H + 1H → 2H + e+ + νe
正在太陽(yáng)核心發(fā)生的質(zhì)子鏈反應(yīng)第一部，兩個(gè)質(zhì)子聚變成氘的過(guò)程中，一個(gè)質(zhì)子會(huì)釋放出一個(gè)e+（正電子）和一個(gè)中微子后轉(zhuǎn)變成中子！這是太陽(yáng)上中微子的第一個(gè)來(lái)源。
有一個(gè)非常有趣的事實(shí)，正在太陽(yáng)核心發(fā)生的故事，在質(zhì)子鏈的第一步，聚變產(chǎn)生的中微子經(jīng)過(guò)數(shù)秒鐘就到達(dá)了太陽(yáng)表面，8分多鐘就能到達(dá)地球！而光子的話(huà)，需要在輻射層里爬上十幾萬(wàn)年才能到達(dá)對(duì)流層，然后再花28個(gè)小時(shí)爬出對(duì)流層，然后再8分多鐘就到達(dá)地球，你要想想這光子跨越千山萬(wàn)水來(lái)見(jiàn)你一趟還真不容易。
光子在太陽(yáng)內(nèi)部的路徑，中微子可是很直接的，直接就穿越了！
三、中子星和黑洞是啥玩意兒？中微子能穿透？
中子星是恒星末期內(nèi)核質(zhì)量超過(guò)錢(qián)德拉塞卡極限坍縮而成的，其特點(diǎn)是電子已經(jīng)被強(qiáng)大的壓力突入進(jìn)了原子核，與質(zhì)子中和成了中子，也就是強(qiáng)作用力作用下的物質(zhì)，《三體》中制造水滴的材料！
黑洞的來(lái)源有兩種，大爆炸時(shí)代的原初黑洞以及恒星時(shí)代形成黑洞，前者是大爆炸時(shí)代的高密物質(zhì)坍縮形成的，恒星時(shí)代的則是內(nèi)核超過(guò)奧本海默極限，強(qiáng)大的壓力將夸克壓碎坍縮成一個(gè)奇點(diǎn)。
兩者都是極端致密天體，所不同的是中子星表面仍然有一個(gè)逃逸速度，而黑洞視界內(nèi)連光速都無(wú)法脫離了，所以中微子碰到這兩種物質(zhì)是命運(yùn)是迥異的。
強(qiáng)作用力聚合在一起中子星物質(zhì)，對(duì)于人類(lèi)來(lái)說(shuō)只一個(gè)無(wú)法逾越的屏障，但對(duì)于中微子似乎并不那么有效，因?yàn)橹形⒆硬粎⑴c強(qiáng)作用力，因此它穿越中子星時(shí)強(qiáng)作用力對(duì)它無(wú)效，這表示中微子有可能可以直接穿越夸克之間的空隙（也不會(huì)受到夸克間的強(qiáng)作用力限制），從這一點(diǎn)來(lái)看，中微子穿越中子星的概率還是很高的，
從黑洞的德行來(lái)看，中微子是不可能穿透的，上文說(shuō)明了中微子的速度僅比光速低0.0006%，因此在視界附近就被黑洞捕獲了，而且當(dāng)光子還在視界上繞圈圈的時(shí)候中微子已經(jīng)和宇宙拜拜了，因?yàn)樗鼤?huì)比同時(shí)到達(dá)的光子先墜入黑洞！
在這個(gè)被黑洞極度扭曲的時(shí)空里，中微子和光子一樣，都會(huì)迷失方向，唯一不同的是中微子更抵不住“黑洞姑娘”的誘惑，而早早的墜入了她那冷酷無(wú)情的陷阱里。
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