地球上最純凈的水什么樣?可能超過你的想象

地球上最純凈的水什么樣?可能超過你的想象
2021年08月05日 10:00 新浪科技綜合

  來源:狂丸科學

  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,如果從科學的角度來回答,答案應該是: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,需要從自來水出發,經過過濾、反滲透、樹脂混床等步驟。但是為了保持純度,需要費的功夫更多,要將純水不停地循環,才能去掉溶入水中的材料微粒、氣體、細菌等。所以在現實生活中,我們很難看見純水。

  但是世界上有一處地方,常年都有著近5萬噸處于循環中的純水。

  事實上,這5萬噸純水被裝在一個直徑39.3米、深41.4米的大金屬桶中:最初注滿它就花了整整2個月的時間。這個桶位于日本岐阜縣的地下1000米處,真實身份是東京大學于1983年建造的大型中微子探測器,也是和純水相關的全球最出名的地方。

  這些水幾乎達到了光學意義上的絕對透明,有著近18.2兆歐姆厘米的電阻率,能最大程度地降低雜質對中微子探測的影響。

  2015年,梶田隆章就因在該探測器發現大氣中微子振蕩,與加拿大薩德伯里中微子觀測站分享了該年的諾貝爾物理學獎。

  或許有人會問,為什么要大費周章在地底用純水來觀測中微子,在普通的實驗室里不行嗎?科學家們是在沒事燒納稅人的錢么?

  這是因為地球一直處于高能亞原子粒子的不斷轟擊中,宇宙射線在上層大氣中發生的相互作用會形成嘈雜的輻射干擾。

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

  還有一個原因是,基于中微子的特性,純水是一個可控的理想撞擊環境,不會有其他的干擾。

  中微子接近光速,在穿透地球時會有極微小的可能與物質撞擊,釋放輕粒子。輕粒子會進一步產生切連柯夫輻射,釋放出或可見或不可見的光,而探測器的主要目的就是觀測這些輻射和光。

  而中微子的數量雖然不少,能發生這種撞擊的可能性卻是微乎其微。所以這個研究過程,多少有點像瞎貓碰見死耗子。

  而純水的一個巨大優勢就是獲取成本低,能大量部署——既然不能增加死耗子的數量,人們就多放幾只瞎貓來增加一下概率。

  不過,雖然日本的這個研究所出名時間很早、名氣也很大,但說到中微子探測,我們中國也有。下圖是大亞灣中微子探測裝置,這些金色圓球和那個日本裝置中的一樣,學名叫光電倍增管,是放大光信號用的。

  而我們投資20億元自主設計的江門中微子實驗室,未來也將在廣東江門市開平投入使用。實驗室位于開平市金雞鎮打石山地下700米,山體的花崗巖能屏蔽宇宙射線,非常適合用來探測中微子。這個實驗室建成后的規模,會比之前的大亞灣中微子實驗站還要大100多倍,其探測器也是目前全球能量精度最高、規模最大的液體閃爍體探測器。

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

  那么問題來了,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在傳播過程中不會發生較大衰減的粒子,所以相關研究對于探測太陽系外的天體,對于宇宙學、天體物理學、粒子物理學的發展,都非常重要。光在星際傳播時會轉彎,但中微子不會,它可以幾乎不受阻擋地直線穿過物質,也許未來能變成一種先進通訊方式也未可知。

  不過這些都是科學家們在乎的問題,相信很多讀者和小編一樣好奇,用來探測的純水要是開放出售,得多少錢一瓶,口感怎么樣。。。。。。

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