超纯水是什么水详细介绍(日本地下储放了5万吨级超纯水)

日本地下储放了5万吨级超纯水,她们目的是什么?

说白了,所说超纯水是指十分干净的水,电阻做到18兆欧姆电阻·cm(25℃)水就可以称之为超纯水。

为什么水的纯度会和电阻相关呢?主要是因为水本身就是电能准稳态,水水中杂质越低,电阻也就越大,相对应的其导电性就越少。

虽然超纯水在大自然中根本不存在,但人们却能够亲自动手来制取,一般来说,超纯水的制作量也很少,但是凡事都有例外,日本东京大学的专家就在那地底储放了5万吨级超纯水。

那他们目的是什么呢?关键就是探测宇宙中的“隐藏颗粒”——中微子。

探测中微子难度到底有多大?

中微子是宇宙中的一种微观粒子,它们相对速度一般都十分接近光速,强相互作用力和磁场力也不会对中微子造成功效。

而因为中微子的品质又很小(一般低于电子质量的100百分之零点1),因而吸引力对它的功能也基本等于零,换句话说,四大基本力含有三种都是对的中微子失效。

弱相互作用力对中微子合理,当然这种力作用间距非常短(低于10^-17米),这个数值本身就是原子核内的夸克方面。

通俗点说便是,仅有中微子立即撞到了原子核内的夸克,专家才可能探测获得他们,那么这种几率到底有多大呢?大家不妨来看一下数据信息。

原子、夸克和中微子直径量级各自为10^-10米、10^-18米和10^-20米。

换句话说,如果将中微子变大成一颗直径为1公分的圆球,那样依照同样比例变大,原子直径就会有10万多公里,而处在这一原子中心夸克直径则却有着1米。

不难看出,中微子打中夸克的几率可以这么说低得骇人听闻,因此在绝大部分情况下,中微子都可以直接越过原子,大家压根就感觉不到,也正因如此,中微子又被称为“隐藏颗粒”。

怎样探测中微子?

宇宙中中微子的总数非常极大,对我们地球人来讲,均值每秒钟就会有数十万亿次中微子越过我的身体。

不难看出,虽然中微子撞上了夸克的几率非常低,但如此多中微子里,依然可能有很少的一部分会和地球上化学物质造成互动交流。

因而专家只需修建一个巨大的“箭靶”,并进行周密的检测,就有可能探测获得中微子,而日本地下储放了5万吨级超纯水的效果,便是修建这样一个“箭靶”。

这样的项目全称是“非常神冈中微子探测试验”(Super-Kamioka Neutrino Detection Experiment)。

专家将超纯水装到一个孔径39.3米、高41.4米不锈钢圆柱形容器以内,被深深埋到日本岐阜县飞驒市神冈町的一处临沂1公里废弃矿井中。

为了确保水纯度,这里的空气全是净化处理处理后的,而容器中的超纯水更加是能被不断地开展循环系统净化处理,清除掉在其中全部能被消除的残渣。

科学家认为,地下1公里左右,可以有效的防止地球表面各种各样影响,而超纯水又几乎就是半透明的的,这样就能大幅地提升发觉中微子的概率。

当中微子撞到了原子核里的夸克以后,也会产生电子与μ子(μ子和电子器件一样归属于轻子,其品质约为电子的200倍,药物半衰期仅有2.2 x 16^-6秒)。

这种电子与μ姐的速度非常快,甚至还会超出光在水中速率,在这样的情况下,会产生切连科夫辐射源,进而释放出来十分微弱的光数据信号。

为了能探测这种数据信号,专家在这样一个容器内部上增设了1.12万只光电探测器(上图中的金黄球体),它的功能是把数据信号尽可能的变大(能够达到1亿倍左右)。

在处在运行状态时,这种光电探测器就好像是1万多只双眼一样暗夜里“盯”着容器中的超纯水,安静等待着某一来源于宇宙空间太空的中微子一头撞在夸克中所发出来的那样一丁点微芒。

这般用心安排都是值得的,目前为止,此项目已多次探测到中微子,此后拉开中微子气象学的大幕,而日本专家也由此赢得了2个诺贝尔物理学奖(分别是2002年和2015年)。

顺带讲一下,此项目实际上还有另外一个目地,那便是探测反质子核衰变,但是这一目标依然没有完成。