地球上最純淨的水什麽樣?可能超過你的想象
來源:狂丸科學
發布時間:2021-08-05
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  什麽(me) 是世界上最純淨的水?是希臘的melissani湖,菲律賓的鏡湖,抑或是其他令遊客嘖嘖稱奇的江河湖海?

  其實,如果從(cong) 科學的角度來回答,答案應該是:電阻率為(wei) 18.2兆歐姆厘米左右的去離子水,這才是真正意義(yi) 上的純水。

  想要得到純度很高的水,需要從(cong) 自來水出發,經過過濾、反滲透、樹脂混床等步驟。但是為(wei) 了保持純度,需要費的功夫更多,要將純水不停地循環,才能去掉溶入水中的材料微粒、氣體(ti) 、細菌等。所以在現實生活中,我們(men) 很難看見純水。

  但是世界上有一處地方,常年都有著近5萬(wan) 噸處於(yu) 循環中的純水。

  事實上,這5萬(wan) 噸純水被裝在一個(ge) 直徑39.3米、深41.4米的大金屬桶中:最初注滿它就花了整整2個(ge) 月的時間。這個(ge) 桶位於(yu) 日本岐阜縣的地下1000米處,真實身份是東(dong) 京大學於(yu) 1983年建造的大型中微子探測器,也是和純水相關(guan) 的全球最出名的地方。

  這些水幾乎達到了光學意義(yi) 上的絕對透明,有著近18.2兆歐姆厘米的電阻率,能最大程度地降低雜質對中微子探測的影響。

  2015年,梶田隆章就因在該探測器發現大氣中微子振蕩,與(yu) 加拿大薩德伯裏中微子觀測站分享了該年的諾貝爾物理學獎。

  或許有人會(hui) 問,為(wei) 什麽(me) 要大費周章在地底用純水來觀測中微子,在普通的實驗室裏不行嗎?科學家們(men) 是在沒事燒納稅人的錢麽(me) ?

  這是因為(wei) 地球一直處於(yu) 高能亞(ya) 原子粒子的不斷轟擊中,宇宙射線在上層大氣中發生的相互作用會(hui) 形成嘈雜的輻射幹擾。

  早在60年代初,研究人員就意識到,地殼才是這些幹擾的最佳掩體(ti) ,岩層還會(hui) 屏蔽掉討厭的粒子沉降,從(cong) 那時起,高能粒子研究所的選址就多放在了地下。

  還有一個(ge) 原因是,基於(yu) 中微子的特性,純水是一個(ge) 可控的理想撞擊環境,不會(hui) 有其他的幹擾。

  中微子接近光速,在穿透地球時會(hui) 有極微小的可能與(yu) 物質撞擊,釋放輕粒子。輕粒子會(hui) 進一步產(chan) 生切連柯夫輻射,釋放出或可見或不可見的光,而探測器的主要目的就是觀測這些輻射和光。

  而中微子的數量雖然不少,能發生這種撞擊的可能性卻是微乎其微。所以這個(ge) 研究過程,多少有點像瞎貓碰見死耗子。

  而純水的一個(ge) 巨大優(you) 勢就是獲取成本低,能大量部署——既然不能增加死耗子的數量,人們(men) 就多放幾隻瞎貓來增加一下概率。

  不過,雖然日本的這個(ge) 研究所出名時間很早、名氣也很大,但說到中微子探測,我們(men) 中國也有。下圖是大亞(ya) 灣中微子探測裝置,這些金色圓球和那個(ge) 日本裝置中的一樣,學名叫光電倍增管,是放大光信號用的。

  而我們(men) 投資20億(yi) 元自主設計的江門中微子實驗室,未來也將在廣東(dong) 江門市開平投入使用。實驗室位於(yu) 開平市金雞鎮打石山地下700米,山體(ti) 的花崗岩能屏蔽宇宙射線,非常適合用來探測中微子。這個(ge) 實驗室建成後的規模,會(hui) 比之前的大亞(ya) 灣中微子實驗站還要大100多倍,其探測器也是目前全球能量精度最高、規模最大的液體(ti) 閃爍體(ti) 探測器。

  為(wei) 了探測中微子,科學家甚至還在南極洲2000多米的冰層下麵,建造了名為(wei) 冰立方的體(ti) 積巨大的望遠鏡,試圖揭開這種微小粒子的秘密。

  那麽(me) 問題來了,我們(men) 地球人為(wei) 什麽(me) 要花如此大的力氣研究中微子?目前掌握的信息是,它是已知的唯一一個(ge) 在傳(chuan) 播過程中不會(hui) 發生較大衰減的粒子,所以相關(guan) 研究對於(yu) 探測太陽係外的天體(ti) ,對於(yu) 宇宙學、天體(ti) 物理學、粒子物理學的發展,都非常重要。光在星際傳(chuan) 播時會(hui) 轉彎,但中微子不會(hui) ,它可以幾乎不受阻擋地直線穿過物質,也許未來能變成一種先進通訊方式也未可知。

  不過這些都是科學家們(men) 在乎的問題,相信很多讀者和小編一樣好奇,用來探測的純水要是開放出售,得多少錢一瓶,口感怎麽(me) 樣。。。。。。


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