新疆域
                          FRONTIERS

[美]艾萨克·阿西莫夫  著
上海科技教育出版社 1999.12

扫描，校对：异调


宇宙学新疆域（FRONTIERS OF UNIVERSE），卞毓麟 何妙福  译

                      远道而来的中微子

    大麦哲伦云中新出现的这颗超新星是将近400年中最近的一颗超新
星。看来，它已为中微子这一课题造就了某些头条新闻。

    中微子是没有质量或电荷、以光速行进的微小粒子，它们穿透物
质如入无物之境。中微子即使穿过整个地球也不会停下来，甚至几乎
连速度也不会减慢。不过，在多少万亿个中微子中，也许仍会有那么
一个停了下来。

    物理学家们已经设计出一些仪器，能阻止并探测到这样一个中微
子。中微子是1931年由理论计算预言存在的。1956年，人们用上述方
法，在能够产生大量中微子的原子核裂变反应堆中最终探测到了它们。

    在过去几年中，物理学家们在地球深处建造了“中微子探测器”，
以记录太阳产生的中微子。这些探测器必须深埋在地下，以防因接收
到其他粒子而把事情搞乱了。人们探测到了来自太阳的中微子，但是
其数量却比预期的要少（至今这仍是一个谜）。

    然而，除了地球和太阳外，人们一直未能探测到任何其他来源的
中微子。来自其他恒星的中微子，因距离过于遥远，能抵达地球的为
数极少，致使人们根本没有机会探测到它们——直到最近局面方有所
改观。

    大麦哲伦云中这颗新的超新星在爆发之始显然发出了极其巨量的
中微子。幸亏这颗超新星离我们相当近，足以使到达我们这里的中微
子被深埋在阿尔卑斯山勃朗峰下的一台中微子探测设备所捕获。这台
仪器由意大利和苏联科学家管理运行。

    至少对我来说，作出这项发现并不令人吃惊。1961年，我与一位
名叫丘宏义的青年物理学家通信联系，他曾在康奈尔大学，当时刚进
入普林斯顿高等研究院。

    他对超新星感兴趣，并尽力计算当一颗巨星变得越来越老且越来
越热时，在它的中心应该发生什么样的核反应。在丘宏义看来，这颗
恒星的中心最终将达到60亿摄氏度的高温（比我们的太阳中心热400倍）。
他认定，在这样的极端高温下，某些会产生中微子的粒子相互作用将
变得非常显著。由此将会形成巨额的中微子（为太阳产生的中微子的
10^15倍）。其他粒子皆或多或少羁陷于恒星的中心部分，只能非常缓
慢地逐渐迁移到恒星的外层，唯独中微子因不受其他物质的影响而以
光速从恒星中心离去，并带走了它们自身的能量。

    恒星中心失去了这些中微子以及它们的能量，便极其迅速地冷却
下来。恒星中心部分不再热得足以支撑其上层的重量，于是恒星坍缩，
造成一场超新星爆发，最终剩下一颗中子星或一个黑洞（但在1961年
这些术语尚未为人们普遍使用）。

    “因此，”丘宏义在他的一篇论文中说道，“在地球实验室或空
间实验室中建造一个中微子监测站，也许有助于我们预知行将到来的
超新星（爆发）。”

    我并不知道在四分之一个世纪以前丘宏义的预见颇获人们注意，
但它们给我留下了极深刻的印象。我于1962年7月在一篇题为“热的填
料”的文章中描述了他的计算。如今他的理论有可能已经被证实，我
是很希望看到他为人们所认可的。

    我想，我的理由有点儿自私。丘宏义在康奈尔大学一直从事粒子
物理研究，然后又一下子转到了天体物理学领域，并且变得对超新星
很感兴趣。他在给我的一封信中谈了兴趣转移的原由，现引述如下：
“我获得学位后，一下子从基本粒子物理学领域转到了天体物理学。
您（1959年10月）的文章激起了我研究超新星的兴趣。”

    我的那篇文章题为《上升的高度》（The Height of Up）。它和
超新星并没有什么关系，但是它的确问及：在我们今日的宇宙中有可
能达到多高的温度。我以某种粗略的方式给出了自己的回答，但是丘
宏义在读这篇文章时想，他应该（更内行地）一试身手。在他看来，
在恒星、特别是巨星的中心温度最高，尤其是已经加热到行将爆炸的
巨星中心的温度更高。于是，他就投入了对超新星的研究。

    我对此感到非常自豪。虽然我接受了成为一名科学家的教育，但
是我选择的职业却是写作。因此，我本人不太可能作出任何科学发现，
但是当我的猜测引导其他人作出科学发现时，我同样会感到由衷的喜
悦。