日本和加拿大科學家獲2015諾貝爾物理學

新浪科技訊 北京時間10月6日消息，瑞典皇家科學院剛剛宣佈，日本科學家田隆章(Takaaki Kajita)和加拿大科學家阿瑟-麥克唐納(Arthur B.McDonald)因為發現中微子震蕩而獲得2015年度諾貝爾物理學。

今年的諾貝爾物理學獲獎人解決了中微子之謎，從而開啟了粒子物理學研究的嶄新篇章。物理學家田隆章以及阿瑟-麥克唐納(Arthur B. McDonald)分別來自兩個大型研究團隊：超級神岡探測器團隊以及薩德伯裏微中子觀測站，他們發現了中微子在飛行過程中的轉變現象。

搜尋正在進行——在地下深處，巨大的研究設施中數以千計的探測器正等待時機，以揭開中微子的謎團。1998年，田隆章首先發現中微子似乎存在轉變現象，在它們抵達日本超級神岡探測器的過程中，中微子的形式似乎發生了改變。這一探測設施所捕捉到的中微子是宇宙射線與地球大氣層相互作用所生的。

與此同時，在地球的另一端，加拿大薩德伯裏微中子觀測站的科學家們正在開展對來自太陽的中微子的研究工作。2001年，由阿瑟-麥克唐納率領的研究組首次證明這些中微子同樣存在類似的轉變現象。

於是這兩項實驗的結果導致了一種新現象的發現——中微子震蕩。而更進一步的意義還在於，曾經長期被認為是沒有質量的中微子其實是有質量的。這不管是對於粒子物理學還是對於我們理解宇宙的本質都具有極重要的意義。

我們生活在一個中微子的世界裏。每一秒都有數以萬億計的中微子通過你的身體。但你看不到它們，也感受不到它們的存在。中微子几乎以光速在宇宙中傳播，几乎不與物質發生相互作用。那麼它們究竟來自何方？

其中一些中微子是在宇宙大爆炸中生的，其他則生於空間或地球上的各種不同過程之中——從恆星衰亡時的超新星爆發，到核電站內的反應堆，以及自然發生的放射性衰變過程等等。甚至在我們的身體內部，平均每秒也有超過5000個中微子在鉀的同位素衰變過程中被生出來。在抵達地球的中微子中，大部分都源自太陽內部的核反應過程。在整個宇宙中，中微子的數量僅次於光子，是宇宙中數量最多的粒子之一。

然而，長期以來科學家們甚至都無法確認中微子是否真的存在。事實上，當中微子的概念最早由物理學家沃爾夫岡·泡利(Austrian Wolfgang Pauli)提出來時(泡利是1945年諾貝爾獎獲得者)，他的主要目的是想為由於β衰變過程中似乎表現出來的能量不守恆現象而感到望的物理學家們找到一個解釋。β衰變是原子核衰變的一種形式。在1930年12月，泡利以“親愛的(從事)放射性(研究的)女士們和先生們”開頭，致信給他的物理學同行。在這封信中，泡利提出，β衰變過程中的一部分能量可能是被一種具有電中性，弱相互作用且質量極小的粒子所帶走了。但甚至是泡利本人也几乎不相信這樣一種粒子是真實存在的。據他曾經過這樣的話：“我做了一件糟糕的事情，我提出了一種不可能被探測到的粒子。”

不久之后，義大利物理學家費米(Enrico Fermi，1938年諾貝爾物理學獲得者)提出了一種優雅的理論，並且其能夠將泡利所提出的這種質量極小且具有電中性的粒子也包含在內。這種粒子被稱作“中微子”。沒有人會想到，這種小小的粒子將引發粒子物理學乃至宇宙學的革命。

但人們還需要等待大約1/4個世紀才能真正等來中微子被真正發現的日子。機會出現在1950年代，當時由於核電站的建設，大量中微子從中生。在1956年6月份，兩名美國物理學家弗雷德裏克·萊因斯(Frederick Reines，1995年諾貝爾獎獲得者)以及克萊德·科溫(Clyde Cowan)給泡利發去一封電報——中微子在他們的探測器中留下了蹤跡。這一發現證明這種鬼魅般的粒子是真實存在的。(晨風)