在日本岐阜縣的山區(qū)地下1000米,神岡超級中微子觀測臺的探測結(jié)果震驚了全世界的理論物理學(xué)家,由此誕生了兩個諾貝爾物理學(xué)獎。
如何觀測太空中飛來的基本粒子,這本書以通俗、風(fēng)趣的語言講解了高能物理學(xué)的發(fā)展史、宇宙射線的發(fā)現(xiàn)、太能能量之謎,以及超級神岡如何探測中微子并發(fā)現(xiàn)其質(zhì)量。
1、一個探測質(zhì)子衰變的實驗,怎么觀測到超新星爆炸了?本書以輕松的文字,講述了中微子的探測之旅。
2、超級神岡誕生了兩個諾貝爾物理學(xué)獎!是怎樣的精神與怎樣的契機(jī),成就了超級神岡。本書展現(xiàn)了諾貝爾獎的榮耀背后,苦中作樂的研究生活。
3、一本能夠讓你快速了解高能物理學(xué)發(fā)展歷史的科普之書!從中學(xué)物理實驗室的金屬箔驗電器到加速器,宇宙射線探索之路由作者娓娓道來。
中微子天文學(xué):引力波之后,下一個天文研究熱點。
戶塚洋二,東京大學(xué)理學(xué)博士。先后就任東京大學(xué)理學(xué)部教授、東京大學(xué)宇宙射線研究所所長、研究所附屬神岡宇宙基本粒子研究設(shè)施主任、高能加速器研究機(jī)構(gòu)基本粒子原子核研究所教授,以及同研究所所長等。1987年獲得仁科紀(jì)念獎,2004年獲頒文化勛章。
梶田隆章,東京大學(xué)宇宙射線研究所所長。畢業(yè)于埼玉大學(xué)理學(xué)部,后進(jìn)入于東京大學(xué)大學(xué)院理學(xué)系研究科,與戶塚洋二等一同參與了神岡和超級神岡的觀測活動。1999年獲得仁科紀(jì)念獎,2010年獲得第一屆戶塚洋二獎,2015年獲得諾貝爾物理學(xué)獎,并獲頒文化勛章。
研究生活何其孤獨
神岡所在的地方,通常研究人員或者研究生都是孤零零的一個人,不是在監(jiān)視裝置的運行狀態(tài),就是在吃著帶來的盒飯。而且,這也僅限于早上九點半到下午三點之間,晚上則是人影全無的。不過,也不是說裝置就完全處于無人運行的狀態(tài)了。觀測數(shù)據(jù)能從地下通過光纖傳送到位于茂住地區(qū)的宿舍,同時攝像頭拍攝到的裝置的影像也會一并傳送過去。所以可以用外面的計算機(jī)對觀測數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和檢查,也可以用顯示器觀察各裝置的運行情況。但是很可惜,就算在半夜里發(fā)現(xiàn)裝置發(fā)生故障了,也不能在夜里為了修理而直奔坑道。這種急得跺腳眼巴巴等到天亮的心情,舉個不太恰當(dāng)?shù)谋扔鳎蛟S和發(fā)現(xiàn)人造衛(wèi)星出了故障,卻沒有辦法去修理那樣的心情有點類似吧。
由于處于奧飛驒這樣偏遠(yuǎn)而很難獲取最新信息的地方,加之位于地下,就算是做著再有意思的研究,也沒有幾個研究員會心甘情愿在神岡待上好幾天的。在這點上不得不說還是美國人比較頑強(qiáng)。下面就給大家舉兩個例子。
頑強(qiáng)的美國人
1989年,一個爆炸性的消息發(fā)布了:常溫核聚變反應(yīng)成功了。如果說這是真的,那可是件了不得的事情。于是我和最先提出倡議的美國楊百翰大學(xué)的史蒂夫?瓊斯(見圖2)一起到神岡的地下連著工作了好幾天,試圖檢測出應(yīng)該會伴隨常溫核聚變一起產(chǎn)生的中子。
瓊斯從美國飛到名古屋機(jī)場,接著馬上就坐上高山線,大約在晚上八點就到了高山。我于是到高山去迎接他,并把他帶到茂住的公寓。我們裹著那種常見的又薄又硬的被子熬了一整晚。大冬天即使在室內(nèi),溫度也接近零度,著實可憐。不過他卻逞強(qiáng)地說:“這里很涼快,正適合倒時差。”第二天開始我們就一起到地下工作,一起奮勇吃著同樣的“礦工盒飯”。(最后倒是沒有檢測出核聚變產(chǎn)生的中子。于是我們的結(jié)論成了常溫核聚變熱潮的一劑決定性的退燒藥。)
再舉一個例子,那時候為了搞中微子的研究,從賓夕法尼亞大學(xué)來了些研究員。領(lǐng)頭的阿爾?曼經(jīng)常和我一起入坑做研究工作。中午吃礦工盒飯的時候,每次都要我給他解釋各種菜色的名頭:什么辣味腌明太魚籽啦,甜味煮鰕虎魚啦。“真是每天都有新發(fā)現(xiàn)啊”,聽著我的解釋,阿爾說道。
拿完全不一樣的居住條件和食物,以及過于苛刻的研究環(huán)境完全不當(dāng)回事,從這一點來說,我們這些人是遠(yuǎn)遠(yuǎn)比不上美國人的。
超級神岡和新的研究環(huán)境
最新的裝置超級神岡,預(yù)定從1996年4月開始運行。這家伙和原有的裝置比起來,所有部件都要大上10倍,所以即使半夜里也必須要有人在地下監(jiān)控。地上的計算機(jī)系統(tǒng)也二十四小時有人值守,做著各種各樣的研究。小火車已經(jīng)不再使用了,而從別的入口坐汽車進(jìn)去。這主要是由于半夜里也會有人進(jìn)進(jìn)出出,再找不到愿意開這小火車的人了。
研究人員和研究生從全國各地的大學(xué)來到神岡做研究。如果從東京出發(fā)的話,先后要換乘上越新干線、北陸本線、高山線,最后是神岡鐵道,才能總算到達(dá)茂住地區(qū)。全程費時約七個小時,F(xiàn)在大家都租住在當(dāng)?shù)氐V山的員工宿舍里。圖書很少,加之也沒有可以一起討論的同行,如果裝置沒發(fā)生什么突發(fā)的異常狀況的話,每天都是百無聊賴的。但是,隨著超級神岡的完工,專心觀測和研究的人員隨時都需要維持10人以上的規(guī)模。因此,我們終于打算結(jié)束一直以來的通勤生活,下定決心把工作場所搬遷到神岡。
搬遷這么多人的工作場所是一件相當(dāng)令人頭痛的事情。首先要做的事是整備組織的體制。為了達(dá)到這個目的,需要從國家那里拿到“研究設(shè)施”的批準(zhǔn)文件。不用說,這就必須要建造包含研究室和教研室在內(nèi)的一應(yīng)建筑。此外還要購買圖書,能夠和大城市里的大學(xué)和研究所進(jìn)行高速信息交換的多媒體數(shù)據(jù)線路也是必不可少的。所以說,煩惱數(shù)不勝數(shù)。我們一邊夢想著有一天能把研究設(shè)施建設(shè)成世界一流的信息基地,一邊著實地進(jìn)行著新設(shè)施的準(zhǔn)備工作。
一旦到了地下,相對濕度基本上維持在100%,又濕又悶。但是溫度倒是全年維持在14°不變的。如果不在意周圍裸露的巖石的話,只要有臺取暖器和除濕器就能打造一個相當(dāng)舒適的環(huán)境了。
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