中微子研究歷來多受到諾貝爾獎青睞

薩德伯裏實驗室 圖片版權 Science Photo Library
Image caption 發現中微子存在不同「味」的加拿大薩德伯裏地下實驗室

2015年諾貝爾物理學獎分別授予發現中微子可以在不同的「味」之間變形的加拿大科學家阿瑟·麥克唐納(Arthur McDonald),以及觀測到在大氣中震蕩的中微子證明其質量不為零的日本東京大學宇宙射線研究所所長梶田隆章(Takaaki Kajita)。

中微子(意大利語:Neutrino,字面意義為「微小的中性粒子」),是輕子的一種; 有關中微子的發現與研究歷史上已經多次贏得諾貝爾物理獎。

獲獎歷史

1930年,奧地利物理學家鮑利(Wolfgan Pauli)首先提出存在微中子的假設。 1956年,美國科學家克萊德·科溫(Clyde Cowan Jr)和弗雷德里克·萊因斯(Frederick Reines)利用核反應堆產物的β衰變產生反微中子,觀測到了微中子誘發反應,第一次從實驗中得到微中子存在的證據。他們的發現數十年後榮獲1995年的諾貝爾物理學獎。

1962年,美國布魯克海文國家實驗室的物理學家利昂·萊德曼(Leon Lederman)等人發現微中子有「味」的屬性,證實了μ微中子和電微中子是不同的微中子;他們因此獲得1988年的諾貝爾物理學獎。

2002年,美國科學家雷蒙德·戴維斯(Raymond Davis Jr)和日本科學家小柴昌俊(Masatoshi Koshiba)因在微中子天文學的開創性貢獻而獲得諾貝爾物理學獎。

加拿大金斯敦大學的阿瑟·麥克唐納和日本東京大學宇宙線研究所教授梶田隆章分別因發現中微子在不同「味」之間變形和觀測到大氣中微子的震蕩現象,得知其具有不為零的質量,獲得2015年諾貝爾物理學獎。

圖片版權 Reuters
Image caption 梶田隆章和麥克唐納

變形「變味」

當代科學界普遍認為,中微子有三種類型或者「味」:電子中微子、μ中微子和τ中微子。

據介紹,中子衰變時,會變成一個質子,一個電子和一個反電子中微子;原子核內部的質子衰變時,則會變成一個中子,一個正電子和一個電子中微子。因此,中微子在日常生活中幾乎無處不在,是宇宙間存在最廣泛的一種基本粒子。

長期以來,科學家們曾一直不相信中微子能改變類型,但始終堅信,中微子振蕩不僅在微觀世界最基本的規律中起著重要作用,而且與宇宙起源與演化有關,例如宇宙中物質與反物質的不對稱很有可能由此造成。

(撰文:晧宇/責編:路西)

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