在地下1000米儲藏5萬噸超純水!日本到底在做什么?

在風景秀麗的日本岐阜縣池野山腳下,有一處廢棄已久的礦洞...


在地下1000米儲藏5萬噸超純水!日本到底在做什么?的圖1


當你進入其中走到盡頭,會發現一個巨大的“水箱”,它埋藏在地下千米深處,高約41米,直徑約39米...幾乎相當于15層樓的高度

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本以為它只是一個稍大一點的儲水站,但當你抬頭往上看時,會驚訝于“水箱”墻壁上密密麻麻的設備,仿佛是一處外星人的實驗室,或是電影中邪惡博士的秘密研究基地...


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更讓人震驚的是,雖然被叫做“水箱”,但里面裝的可不是普通的自然之水,而是5萬噸的超純水!相當于24個標準泳池那么多!

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要知道,超純水是一種極為接近高純度的水,其純凈度是我們日常中喝的礦泉水的4000倍,不過也正因為它的“干凈”,它里面除了水分子外,幾乎沒有什么雜質存在...(也就是幾乎去除氧和氫以外所有原子的水)


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沒有細菌、病毒,當然也沒有人體所需的礦物質微量元素,所以看似純凈,卻并不適合飲用,而且超純水在自然界中基本是不存在的,想要獲取需要經過一系列復雜的高科技工藝,才能生產制造出這種水 。


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那么日本人在地下儲藏這么多的超純水到底要做什么呢?莫非有什么“不可告人”的秘密?!


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其實,這是日本的一個科研項目,這個裝有超純水的巨大“水箱”,是世界最大的中微子探測器之一——超級神岡(Super-Kamiokande)


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在日本上世紀80年代,這個裝置就存在了...不過在當時它并不是為了觀察中微子而建立,而是為了探索了解粒子物理學的一個未解之謎——質子衰變


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而“水箱”墻壁上密密麻麻仿佛眼睛一樣的設備,是一種光感應器,被稱為光電倍增管或PMT...是為了觀測中質子衰變而打造。


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不過,在當時花費了大量人力物力,神岡探測器并沒有如愿以償的探測到質子衰弱現象,卻在無心插柳之下,意外地發現了太陽中微子的實際運動...


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日本人也憑借著這個裝置在中微子研究中兩度獲得諾貝爾物理學獎,下圖中領獎的人就是日本著名科學家梶田隆章,而他就是因為發現了中微子存在質量而獲獎。

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后來,日本人再次耗資數億美元把這個裝置升級改造了,也就是我們現在看到的超級神岡探測器Super-K...


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那么研究中微子有什么意義呢?為什么日本人如此重視中微子的探索?


這還要從中微子說,中微子是輕子的一種,它是組成自然界蕞基本的粒子之一,在構成物質世界12個最基本的粒子當中中微子就占了其中3個...因此中微子的數量僅次于光子,是宇宙中蕞多的粒子之一。


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地球之外的銀河系甚至是更遙遠的宇宙中存在著許許多多的中微子,當一顆恒星死亡時,它也會發出大量的中微子...


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它可以穿透幾乎一切事物,以接近光速運動,甚至可以穿越幾萬光年來到地球...如果我們能夠探測并從中獲取信息,就能夠更深層次的去了解宇宙起源和一系列物理規律等等,從而用它造福人類...


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Ps:最近一次的超新星爆發還是在1987年,是銀河系鄰近的一個星系大麥哲倫云里發生的一次超新星爆發,而日本的超級神岡探測器Super-K和美國的霍姆斯特克探測器近乎同時接收到了超新星爆炸所發出的信號,這也是人類首次探測到來自太陽系以外的中微子...

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不過,由于中微子質輕個小(有的小于電子的百萬分之一),且自身不帶電,與其它物質的相互作用也十分微弱,所以有著宇宙“隱身人”之稱,極難被探測到。


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科學界從預言它的存在到發現它,就用了20多年的時間...因此想要進步去揭開它的神秘面紗就需要設備的輔助,而日本的超級神岡中微子探測器就是這樣的設備...


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這個巨大“水箱”中裝的超純水,可以增加中微子發生相互作用的概率,盡管可能這個概率相當于買彩票中獎一樣...


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但如果中微子與超純水互相看上眼了,便會產生奇妙的閃光...也就是“切倫科夫輻射”。


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而這種信號可以被安裝在“水箱”周圍密密麻麻的光感應器捕捉到,這樣就能觀察中微子了...


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值得一提的是,超級神岡探測器之所以被建在地下,也是為了使中微子不被其它粒子淹沒,能更方便的去觀測它,因為只有中微子才能穿透那么厚的巖層...

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據悉,日本已經準備再次著手擴建改造它了,預計將在2027年建造更大,可容納26萬噸超純水的“頂級神岡”,以能使它在探測中微子方面更加高效。


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所以,日本在地下儲存5萬噸超純水不要驚訝,這只是日本的一項科研項目罷了,并不是什么邪惡的計劃...

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而且也不要羨慕哦!我們中國也有屬于自己的大亞灣反應堆中微子實驗站


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且最新的江門中微子實驗站也在建設當中,很快會在兩三年之內開始運行,而建造好后,它將是世界上能量精度蕞高、規模蕞大的液體閃爍體探測器。


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建設中的地下700米江門中微子實驗裝置

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因此即使起步落后,在未來我們必將在國際上處于領先地位,甚至實現反超!中國,yyds!


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