日本地下1000米深處,儲存了5萬噸超純水,20多年來目的何在?

這真的不是什麼科幻小說的秘密基地,而是真真實實存在於現實世界的頂級科學工程。在日本岐阜縣飛驒市神岡町的一個廢棄礦坑內,也就是地下深達1000米的地方,居然默默儲存了高達5萬噸的「超純水」,而且這個狀態已經持續了20多年。

這群科學家到底在搞什麼鬼?難道是在準備什麼末日求生計畫嗎?

答案可能會讓你覺得有點「不明覺厲」。這項龐大工程的核心設施叫做「超級神岡探測器」(Super-Kamiokande,簡稱 Super-K)。他們大費周章把5萬噸的水弄到地底深處,主觀來看,這簡直是把「客家精神」與「強迫症」發揮到極致的宇宙級科學實驗,而他們的核心目的其實非常單純,就是為了解開宇宙的終極奧秘:進行基礎物理學研究、探測中微子,以及尋找質子衰變現象。

要了解這個實驗有多狂,首先得知道什麼是「超純水」。這裡面的水乾淨到幾乎沒有任何雜質,因為哪怕只有一點點微塵或礦物質,都會干擾實驗結果。

那麼,這5萬噸的超純水到底要怎麼幫人類看見宇宙?這就不得不提到科學家們在大型水桶壁上安裝的秘密武器——超過一萬個「光電倍增管」。

整個探測的運作原理直接看真的會讓人給科學家跪了。當來自太陽、超新星爆發或者是大氣層的「中微子」穿過這5萬噸超純水時,絕大多數的中微子都會像幽靈一樣直接穿透過去,完全不留痕跡。但在極其罕見的情況下,會有極少數的中微子幸運地與水中的電子或原子核發生碰撞。這一撞,就會在超純水中產生一種極其微弱的藍色閃光,這在物理學上被稱為「契忍可夫輻射」(Cherenkov light)。這時候,牆壁上那上萬個光電倍增管就會像瘋狂粉絲的閃光燈一樣,瞬間捕捉到這道微弱的藍光,並將信號放大,進而幫助科學家研究中微子的質量與宇宙的起源。

看到這裡你可能會問:「那幹嘛一定要脫褲子放屁,把設施建在地下1000米這麼深的地方?在地面上蓋不是更香嗎?」

這就是科學家最核心的考量了。地面上的干擾實在太多了,到處都是宇宙射線和各種地面輻射,如果把探測器放在地表,那些雜訊會直接把微弱的中微子信號給「整碗端走」。因此,科學家主觀上做出了這個最有效率的決定:利用地下1000米厚重的岩層當作天然的防護罩,直接擋掉絕大部分的宇宙射線。

在這個與世隔絕、極度純淨的地底深處,5萬噸的超純水就這樣靜靜地等待了20多年。它不為了別的,就只為了捕捉那千萬年一遇、來自宇宙深處的微弱藍光。

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