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地球上最纯净的水什么样?可能超过你的想象

什么是世界上最纯净的水?是希腊的melissani湖,菲律宾的镜湖,抑或是其他令游客啧啧称奇的江河湖海?

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其实,如果从科学的角度来回答,答案应该是:电阻率为18.2兆欧姆厘米左右的去离子水,这才是真正意义上的纯水。

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想要得到纯度很高的水,需要从自来水出发,经过过滤、反渗透、树脂混床等步骤。但是为了保持纯度,需要费的功夫更多,要将纯水不停地循环,才能去掉溶入水中的材料微粒、气体、细菌等。所以在现实生活中,我们很难看见纯水。

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但是世界上有一处地方,常年都有着近5万吨处于循环中的纯水。

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事实上,这5万吨纯水被装在一个直径39.3米,深41.4米的大金属桶中:最初注满它就花了整整2个月的时间。这个桶位于日本岐阜县的地下1000米处,真实身份是东京大学于1983年建造的大型中微子探测器,也是和纯水相关的全球最出名的地方。

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这些水几乎达到了光学意义上的绝对透明,有着近18.2兆欧姆厘米的电阻率,能最大程度的降低杂质对中微子探测的影响。

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2015年,梶田隆章就因在该探测器发现大气中微子振荡,与加拿大萨德伯里中微子观测站分享了该年的诺贝尔物理学奖。

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或许有人会问,为什么要大费周章在地底用纯水来观测中微子,在普通的实验室里不行吗?

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这是因为地球一直处于高能亚原子粒子的不断轰击中,宇宙射线在上层大气中发生的相互作用会形成嘈杂的辐射干扰。

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早在60年代初,研究人员就意识到,地壳才是这些干扰的最佳掩体,岩层还会屏蔽掉讨厌的粒子沉降,从那时起,高能粒子研究所的选址就多放在了地下。

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还有一个原因是,基于中微子的特性,纯水是一个可控的理想撞击环境,不会有其他的干扰。

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中微子接近光速,在穿透地球时会有极微小的可能与物质撞击,释放轻粒子。轻粒子会进一步产生切连柯夫辐射,释放出或可见或不可见的光,而探测器的主要目的就是观测这些辐射和光。

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而中微子的数量虽然不少,能发生这种撞击的可能性确是微乎其微。所以这个研究过程,多少有点像瞎猫碰上死耗子。

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而纯水的一个巨大优势就是获取成本低,能大量部署——既然不能增加死耗子的数量,人们就多放几只瞎猫来增加一下概率。

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不过,虽然日本的这个研究所出名的时间很早、名气也很大,但说到中微子探测,我们中国也有。下图是大亚湾中微子探测装置,这些金色圆球和那个日本装置中的一样,学名叫光电倍增管,放大光信号用的。

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而我们新投资20亿元自主设计的开平中微子实验室,也即将在广东江门市开平投入使用了,实验室位于开平市金鸡镇打石山地下700米,山体的花岗岩能屏蔽宇宙射线,非常适合用来探测中微子。这个实验室建成后的规模,会比之前的大亚湾中微子实验站还要大100多倍,其探测器也是目前全球能量精度最高、规模最大的液体闪烁体探测器。

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为了探测中微子,科学家甚至还在南极洲2000多米的冰层下面,建造了名为冰立方的体积巨大的望远镜,试图揭开这种微小粒子的秘密。

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那么问题来了,我们地球人为什么要花如此大的力气研究中微子?目前掌握的信息是,它是已知的唯一一个在传播过程中不会发生较大衰减的粒子,所以相关研究对于探测太阳系外的天体,对于宇宙学、天体物理学、粒子物理学的发展,都非常重要。光在星际传播时会转弯,但中微子不会,它可以几乎不受阻挡、干扰、破解地直线穿过物质,也许未来能变成一种先进通讯方式也未可知。不过这些都是科学家们在乎的问题,这个视频做到最后,小编比较关心的是,用来探测的纯水要是开放出售,得多少钱一瓶,口感怎么样……

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(视频部分参考了知乎答主Yi Yang,特此感谢)

来源:狂丸科学

编辑:荔枝

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