《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的物理科普圖書,全書從中微子的猜想和發(fā)現(xiàn)過程講起,還介紹了中國科學(xué)家和中國錦屏地下實(shí)驗(yàn)室等中國實(shí)驗(yàn)室在探測中微子方面的貢獻(xiàn)。中微子是粒子物理學(xué)中基本粒子的一類。中微子不帶電荷,它們的質(zhì)量還不及電子的百萬分之一。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,每秒鐘少說有數(shù)十億計(jì)的中微子穿過人類的身體,可人類不知不覺,因?yàn)樗鼈兪趾π撸辉概c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。它們在宇宙形成中所起的作用很可能超乎我們的想像并正在逐漸被科學(xué)家所揭示。本書講述中微子從一個(gè)人們半信半疑的猜想到今天中微子物理成為一門 顯學(xué) 的歷時(shí)90多年的精彩故事。本書適合對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)的中微子在穿過人類的身體
中微子又很重,90多年來,一直在推動(dòng)物理學(xué)革新
從閱讀這本書開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,其不對稱之大達(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》評為2020年十大科學(xué)發(fā)現(xiàn)之首,被
稱為宇宙中物質(zhì)起源之謎的首個(gè)佐證。由此可見中微子研究前景之
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
的書后,總感覺意猶未盡。因?yàn)橐咔樗僚,避疫居家,于是?dòng)了自己嘗
試寫作的念頭。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
念和趣味的過程。我細(xì)水長流地寫了十多個(gè)月,終于成稿,愿意拿出來
與有興趣的讀者分享。我得坦承,我沒有讀過有關(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,并介紹和翻譯給國內(nèi)
的讀者。我的材料都來自讀的那幾本書(見參考讀物),加上維基百科和
其他網(wǎng)載材料,所以說不上什么創(chuàng)作。不過是一個(gè)耄耋老人的自學(xué)報(bào)告,
拿出來也算是老夫聊發(fā)少年狂了,其中錯(cuò)誤恐怕不少,敬請讀者特
別是物理界人士批評指正。
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 對稱和對稱破缺 / 125
第 7 章 希格斯玻色子:質(zhì)量從哪里來? / 153
第 8 章 馬約拉納粒子:粒子 = 反粒子? / 177
結(jié)語 / 200
參考資料 / 203
附錄 與中微子有關(guān)的事件(部分)/ 205