解读2002年诺贝尔物理奖
2002年10月14日在辽阔的宇宙中,游弋着大量的中微子。尽管每秒钟有上万亿个中微子穿过我们的身体,但我们丝毫不会感觉到它的存在。
瑞典皇家科学院把今年的诺贝尔物理奖,颁发给了美国科学家雷蒙德·戴维斯和日本科学家小柴昌俊,以表彰他们对太阳中微子的探索。他们两位和另一位美国科学家里卡尔多·贾科尼分享这一奖项,因为后者发现了宇宙X射线源。科学院称,他们的研究打开了人类观测宇宙的两个新"窗口。
太阳以其几百万度的高温,不断地将原子核熔合在一起。通过这种核聚变,太阳释放出能量,把光和热传输到地球。理论上来说,太阳内每聚变形成一个氦原子就会释放出2个中微子。而戴维斯是20世纪50年代唯一一位敢于探测太阳中微子的科学家。
但是,太阳中微子只有万亿分之一的机会到达地球。为了捕获中微子,戴维斯领导研制了一个新型探测器,它的主体是一个注满615吨四氯乙烯液体的巨桶,埋藏在美国南达科他州的一个金矿中。中微子可能与氯原子核发生反应,生成一个氩原子核和一个电子,探测是否生成氩原子核就可证实中微子的存在。
在30年的探测中,戴维斯共发现了来自太阳的约2000个中微子,并证实了太阳是靠核聚变提供燃料的。
小柴昌俊和他的研究小组,利用他们研制的另一个中微子探测器,在1987年发现了在银河外星系的超新星爆发过程中,所释放出的中微子。在那次爆发过程中,估计有1亿亿个中微子穿过了探测器,科学家捕获了其中的12个。
德国电子同步加速器中心落户在布兰登堡州,在那儿工作的中微子天文学家斯皮林解释说,在这样的爆炸过程中,中微子会比硝烟释放得更早。斯皮林在南极也放置了一个中微子探测器,希望能够搜寻到中微子。戴维斯和小柴昌俊的工作显示,中微子可以被用作观察宇宙的新介质。斯皮林说,人们可以利用太阳中微子,更好地对各个星球比如说太阳内部作深入地研究。
贾科尼为人们打开了另一扇探索宇宙奥秘的窗口。利用由火箭发射入太空的X射线探测器,他的科研小组在60年代第一次发现了太阳系外的X射线源,并证实宇宙中存在着X射线背景辐射,他们的这些发现使科学家们对太阳爆炸,黑洞和银河系获得了新的重要认识。
慕尼黑附近的欧洲南极星天文台的主任恺撒斯基女士说,“贾科尼所发现的太阳系外的X射线源,在天文学上提供给研究者们全新的可能性。” 贾科尼是她的前任,从1993年到1999年间担任天文台的主任。
自从1970年,人造卫星“自由号”从肯尼亚升空以后开始,贾科尼就领导研制了很多代的X射线天文望远镜。最近一次是钱德拉X射线望远镜,这一探测器1999年进入地球轨道后,发回了大量清晰的X射线源照片。诺贝尔评委会写道,“今天,宇宙对我们来说,比50年前更清晰了,这很大程度上要归功于X射线天文学的建立和发展。”