《中微子:物理學(xué)中的不可承受之輕》是一本講述中微子和前沿粒子物理知識(shí)的物理科普?qǐng)D書(shū),全書(shū)從中微子的猜想和發(fā)現(xiàn)過(guò)程講起,還介紹了中國(guó)科學(xué)家和中國(guó)錦屏地下實(shí)驗(yàn)室等中國(guó)實(shí)驗(yàn)室在探測(cè)中微子方面的貢獻(xiàn)。中微子是粒子物理學(xué)中基本粒子的一類(lèi)。中微子不帶電荷,它們的質(zhì)量還不及電子的百萬(wàn)分之一。電中性和輕這兩個(gè)特點(diǎn)使它們的行為十分有趣。中微子彌漫于整個(gè)宇宙空間,每秒鐘少說(shuō)有數(shù)十億計(jì)的中微子穿過(guò)人類(lèi)的身體,可人類(lèi)不知不覺(jué),因?yàn)樗鼈兪趾π,不愿與物質(zhì)發(fā)生作用。令人難以相信的是,這些細(xì)微粒子是宇宙信使,攜帶了宇宙中的大量信息。它們?cè)谟钪嫘纬芍兴鸬淖饔煤芸赡艹跷覀兊南胂癫⒄谥饾u被科學(xué)家所揭示。本書(shū)講述中微子從一個(gè)人們半信半疑的猜想到今天中微子物理成為一門(mén) 顯學(xué) 的歷時(shí)90多年的精彩故事。本書(shū)適合對(duì)中微子和粒子物理學(xué)感興趣的讀者閱讀。
中微子很輕,此時(shí)此刻就有數(shù)十億計(jì)的中微子在穿過(guò)人類(lèi)的身體
中微子又很重,90多年來(lái),一直在推動(dòng)物理學(xué)革新
從閱讀這本書(shū)開(kāi)始了解中微子從被提出到被深入研究的這段波瀾壯闊的科學(xué)史實(shí),探索中微子的秘密,踏上尋找暗能量、暗物質(zhì)和宇宙起源的新征程
中微子物理是粒子物理學(xué)中異軍突起的一支,它超出了粒子物理學(xué)
的原有框架,很有可能引出新的物理。中微子相關(guān)研究迄今已獲4次諾
貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。2020年4月,日本東海神岡T2K實(shí)驗(yàn)a發(fā)現(xiàn)中微子與
反中微子的行為不同,其不對(duì)稱(chēng)之大達(dá)到有望解釋宇宙中物質(zhì)反物質(zhì)
不平衡的程度。這一發(fā)現(xiàn)被《自然》評(píng)為2020年十大科學(xué)發(fā)現(xiàn)之首,被
稱(chēng)為宇宙中物質(zhì)起源之謎的首個(gè)佐證。由此可見(jiàn)中微子研究前景之
一斑。
我早想翻譯一本介紹中微子的普及讀物,閱讀和瀏覽了幾本市面上
的書(shū)后,總感覺(jué)意猶未盡。因?yàn)橐咔樗僚,避疫居家,于是?dòng)了自己嘗
試寫(xiě)作的念頭。中微子探索自1930年泡利提出中子猜想始,至今
逾90年,仍望不到盡頭,這是一個(gè)由許多傳奇科學(xué)家演繹的極富科學(xué)懸
念和趣味的過(guò)程。我細(xì)水長(zhǎng)流地寫(xiě)了十多個(gè)月,終于成稿,愿意拿出來(lái)
與有興趣的讀者分享。我得坦承,我沒(méi)有讀過(guò)有關(guān)的原創(chuàng)論文,更不是
物理科班出身,但我閱讀了很多前沿物理的原著,并介紹和翻譯給國(guó)內(nèi)
的讀者。我的材料都來(lái)自讀的那幾本書(shū)(見(jiàn)參考讀物),加上維基百科和
其他網(wǎng)載材料,所以說(shuō)不上什么創(chuàng)作。不過(guò)是一個(gè)耄耋老人的自學(xué)報(bào)告,
拿出來(lái)也算是老夫聊發(fā)少年狂了,其中錯(cuò)誤恐怕不少,敬請(qǐng)讀者特
別是物理界人士批評(píng)指正。
感謝宋成斌老師的熱情鼓勵(lì)與幫助。感謝朱燁女士幫我制作了圖片。
潘士先
第 1 章 中微子和粒子世界 / 1
第 2 章 中微子:從猜想到理論 / 30
第 3 章 捕獲中微子 / 55
第 4 章 中微子震蕩 / 81
第 5 章 25 個(gè)中微子:宇宙信使 / 104
第 6 章 對(duì)稱(chēng)和對(duì)稱(chēng)破缺 / 125
第 7 章 希格斯玻色子:質(zhì)量從哪里來(lái)? / 153
第 8 章 馬約拉納粒子:粒子 = 反粒子? / 177
結(jié)語(yǔ) / 200
參考資料 / 203
附錄 與中微子有關(guān)的事件(部分)/ 205