61、宇宙線與中微子的性質有什麽不同?

    宇宙線是由速度不斷增大、帶有正電荷和質量頗大的亞原子粒子組成的，在這些粒子當中有百分之九十左右是質子（氫原子核），百分之九是α粒子（氦原子核）。剩下的百分之一是更複雜的原子核。已經探測到其中有像鐵那樣複雜的原子核（鐵原子核的質量等於單個質子質量的56倍）。


    由於宇宙線粒子的質量這樣大，並且又以極其巨大的速度運動（很接近光速），它們就帶有極大的能量。事實上，它們是我們所知道的、能量最大的粒子，有些宇宙線粒子的能量比用最最大的加速器所能產生的粒子還要高幾十億倍。


    宇宙線粒子在迅猛地撞入地球的大氣中時，把它們所碰到的任何原子都擊得粉碎，從而產生大量的“次級輻射”，這是由包括介子和正電子在內的各種各樣粒子組成的。最後，這種輻射猛烈地撞到地球本身，其中有一部分能穿入地下好多米才被吸收掉；這樣的粒子會使它們所碰到的任何原子（包括人體中的各種原子）發生變化。可以想到，這樣帶來的變化會引起白血球增多症這類疾病。它們還有可能誘發突變。不過，就任何一個特定的個體來說，發生這種情形的機會都是很小的，因為所有碰巧能擊中某個特定的人的宇宙線粒子，幾乎全都會從他身上穿過去，而不對他造成重大的損害。


    宇宙線粒子的確切來源和它們獲得巨大能量的辦法，都是現在爭論不休的問題。


    中微子是在產生電子、正電子或μ子的任何一種核反應中，隨著其中的一種粒子一起產生的。例如，在太陽上進行的那種核反應產生了大量的正電子，因而也產生了大量的中微子。


    中微子是以光速運動的，所以它們甚至比宇宙線粒子跑得更快，不過，它們的能量卻低得多，因為中微子完全沒有質量和電荷。中微子不會被物質所吸收，除非它們正好擊中了某個原子核，但這種情況是極其罕有的，所以，平均地說，中微子能夠穿過幾萬億公裏的固體鉛塊，然後才被吸收掉。


    這樣，太陽在每秒內產生的無數萬億個中微子就要朝四麵八方射出。那些碰巧朝地球射來的中微子將擊中我們，然後就像根本不存在地球一樣，若無其事地穿過它徑直繼續向前飛去，它們同樣也穿過我們所有的人。我們在一生中，日日夜夜都不斷受到中微子的轟擊，但是，由於它們在穿過我們的身體時不會受到吸收，所以它們也不會對我們產生任何影響。


    當然，也可能有某個特定的中微子正好在我們附近極其幸運地直接擊中了某個原子核。那麽，我們就可以探測到中微子。本世紀五十年代，物理學家學會了怎樣利用這種非常罕見的事例。現在中微子可以為我們提供恒星內部（也就是產生中微子的地方）的情報，那是我們用任何別的方法所無法得到的。