地球上最純凈的水什么樣?可能超過(guò)你的想象
來(lái)源:狂丸科學(xué)
發(fā)布時(shí)間:2021-08-05
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  什么是世界上最純凈的水?是希臘的melissani湖,菲律賓的鏡湖,抑或是其他令游客嘖嘖稱奇的江河湖海?

  其實(shí),如果從科學(xué)的角度來(lái)回答,答案應(yīng)該是:電阻率為18.2兆歐姆厘米左右的去離子水,這才是真正意義上的純水。

  想要得到純度很高的水,需要從自來(lái)水出發(fā),經(jīng)過(guò)過(guò)濾、反滲透、樹(shù)脂混床等步驟。但是為了保持純度,需要費(fèi)的功夫更多,要將純水不停地循環(huán),才能去掉溶入水中的材料微粒、氣體、細(xì)菌等。所以在現(xiàn)實(shí)生活中,我們很難看見(jiàn)純水。

  但是世界上有一處地方,常年都有著近5萬(wàn)噸處于循環(huán)中的純水。

  事實(shí)上,這5萬(wàn)噸純水被裝在一個(gè)直徑39.3米、深41.4米的大金屬桶中:最初注滿它就花了整整2個(gè)月的時(shí)間。這個(gè)桶位于日本岐阜縣的地下1000米處,真實(shí)身份是東京大學(xué)于1983年建造的大型中微子探測(cè)器,也是和純水相關(guān)的全球最出名的地方。

  這些水幾乎達(dá)到了光學(xué)意義上的絕對(duì)透明,有著近18.2兆歐姆厘米的電阻率,能最大程度地降低雜質(zhì)對(duì)中微子探測(cè)的影響。

  2015年,梶田隆章就因在該探測(cè)器發(fā)現(xiàn)大氣中微子振蕩,與加拿大薩德伯里中微子觀測(cè)站分享了該年的諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。

  或許有人會(huì)問(wèn),為什么要大費(fèi)周章在地底用純水來(lái)觀測(cè)中微子,在普通的實(shí)驗(yàn)室里不行嗎?科學(xué)家們是在沒(méi)事燒納稅人的錢(qián)么?

  這是因?yàn)榈厍蛞恢碧幱诟吣軄喸恿W拥牟粩噢Z擊中,宇宙射線在上層大氣中發(fā)生的相互作用會(huì)形成嘈雜的輻射干擾。

  早在60年代初,研究人員就意識(shí)到,地殼才是這些干擾的最佳掩體,巖層還會(huì)屏蔽掉討厭的粒子沉降,從那時(shí)起,高能粒子研究所的選址就多放在了地下。

  還有一個(gè)原因是,基于中微子的特性,純水是一個(gè)可控的理想撞擊環(huán)境,不會(huì)有其他的干擾。

  中微子接近光速,在穿透地球時(shí)會(huì)有極微小的可能與物質(zhì)撞擊,釋放輕粒子。輕粒子會(huì)進(jìn)一步產(chǎn)生切連柯夫輻射,釋放出或可見(jiàn)或不可見(jiàn)的光,而探測(cè)器的主要目的就是觀測(cè)這些輻射和光。

  而中微子的數(shù)量雖然不少,能發(fā)生這種撞擊的可能性卻是微乎其微。所以這個(gè)研究過(guò)程,多少有點(diǎn)像瞎貓碰見(jiàn)死耗子。

  而純水的一個(gè)巨大優(yōu)勢(shì)就是獲取成本低,能大量部署——既然不能增加死耗子的數(shù)量,人們就多放幾只瞎貓來(lái)增加一下概率。

  不過(guò),雖然日本的這個(gè)研究所出名時(shí)間很早、名氣也很大,但說(shuō)到中微子探測(cè),我們中國(guó)也有。下圖是大亞灣中微子探測(cè)裝置,這些金色圓球和那個(gè)日本裝置中的一樣,學(xué)名叫光電倍增管,是放大光信號(hào)用的。

  而我們投資20億元自主設(shè)計(jì)的江門(mén)中微子實(shí)驗(yàn)室,未來(lái)也將在廣東江門(mén)市開(kāi)平投入使用。實(shí)驗(yàn)室位于開(kāi)平市金雞鎮(zhèn)打石山地下700米,山體的花崗巖能屏蔽宇宙射線,非常適合用來(lái)探測(cè)中微子。這個(gè)實(shí)驗(yàn)室建成后的規(guī)模,會(huì)比之前的大亞灣中微子實(shí)驗(yàn)站還要大100多倍,其探測(cè)器也是目前全球能量精度最高、規(guī)模最大的液體閃爍體探測(cè)器。

  為了探測(cè)中微子,科學(xué)家甚至還在南極洲2000多米的冰層下面,建造了名為冰立方的體積巨大的望遠(yuǎn)鏡,試圖揭開(kāi)這種微小粒子的秘密。

  那么問(wèn)題來(lái)了,我們地球人為什么要花如此大的力氣研究中微子?目前掌握的信息是,它是已知的唯一一個(gè)在傳播過(guò)程中不會(huì)發(fā)生較大衰減的粒子,所以相關(guān)研究對(duì)于探測(cè)太陽(yáng)系外的天體,對(duì)于宇宙學(xué)、天體物理學(xué)、粒子物理學(xué)的發(fā)展,都非常重要。光在星際傳播時(shí)會(huì)轉(zhuǎn)彎,但中微子不會(huì),它可以幾乎不受阻擋地直線穿過(guò)物質(zhì),也許未來(lái)能變成一種先進(jìn)通訊方式也未可知。

  不過(guò)這些都是科學(xué)家們?cè)诤醯膯?wèn)題,相信很多讀者和小編一樣好奇,用來(lái)探測(cè)的純水要是開(kāi)放出售,得多少錢(qián)一瓶,口感怎么樣。。。。。。


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