中微子天文学

中微子天文学以测量中微子的流量为主要手段，研究天体物理过程。恒星内部的核反应、超新星爆发等过程都会发出大量的中微子。中微子是一种轻子，不参与强相互作用和电磁相互作用，与普通物质的反应截面很小，平均自由程很长，给探测带来了很大的困难。太阳中微子是在太阳内部核反应过程中产生的，在地球附近具有很高的流量

20世纪60年代晚期，在美国物理学家雷蒙德·戴维斯的领导下，美国在南达科他州一个深达1500米的金矿中建造了Homestake探测器，装了38万公升四氯乙烯溶液，用于测量太阳的中微子流量。但是观测到的流量与根据标准太阳模型计算的结果有很大的偏差，大约只有后者的三分之一，这就是著名的太阳中微子问题。

1982年，日本科学家小柴昌俊在一个深达1000米的废弃砷矿中领导建造了神冈探测器，最初目标是探测质子衰变，也可以利用中微子在水中产生的切伦科夫辐射来探测中微子。1987年2月，在银河系的邻近星系大麦哲伦云中发生了超新星1987A的爆发。日本的神冈探测器和美国的Homestake探测器几乎同时接收到了来自超新星1987A的19个中微子，这是人类首次探测到来自太阳系以外的中微子，在中微子天文学的历史上具有划时代的意义。

20世纪90年代，神冈探测器经过改造，名为超级神冈探测器，容量扩大了十倍。1998年，超级神冈探测器首次发现了中微子振荡的确切证据，表明三种中微子是可以相互转换的，为解决太阳中微子问题指明了道路。

2001年，加拿大的萨德伯里中微子天文台发表了测量结果^[1]，探测到了太阳发出的全部三种中微子，证实了太阳中微子在达到地球途中发生了相互转换，三种中微子的总流量与标准太阳模型的预言符合得很好，基本解决了太阳中微子缺失的问题。

2002年，雷蒙德·戴维斯和小柴昌俊因在中微子天文学的开创性贡献而获得诺贝尔物理学奖。

[编辑] 参考文献