20多年来,日本在地下1000米深处储存

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综述

众所周知,日本作为一个岛国,物产资源并不丰富,经常要从境外购买大量的水果、石油等物资,但是从另一个角度出发,日本也占据着大量的水资源。

20多年来,日本人不断努力,在地下米的深处,储存了5万吨超纯水,这番动静被很多国家捕捉到了。

照理说,作为一个水资源大国,日本人根本不缺水,他们也没必要费尽心机在地下储水,因此,很多人都把日本的“超纯水”计划,看作是一场别有居心的“阴谋”。

超纯水

顾名思义,“超纯水”指的就是绝对意义上的纯水,这种水也叫UP水,里面除了水分子外,几乎没有任何杂质,不但没有细菌、病毒等有机物,也没有人体所需要的微量元素。

这种水并不是供人引用的,因为人喝下去之后,很可能会导致体内的渗透压变化,导致体内的细胞膨胀破裂,甚至给人体造成巨大的负担。

那么问题来了,既然这种水无法饮用,又没有任何可供使用的微量元素,那么这种水有什么用呢?答案是:探测中微子。

人类所在的物质世界,充斥着各式各样的基本粒子,中微子也是其中之一,它的性质非常奇特,数量极多,但是基本不和其他物质相互作用,属于中性物质,而且它看不见也摸不着,成为了很多科学试验者的梦魇。

最初提出中微子设想的人,是匈牙利的物理学家泡利。当时的科学家们热衷于β衰变的研究,可是每次研究过程中都有一些能量会平白无故的消散掉,这个时候,他们对能量守恒定律产生了质疑。

泡利提出了自己的猜想,他认为在这个衰变过程中,有一种不带电的、质量极小的物质产生了,这种物质不与其他物质相互作用,而且无形无色,所以无法被探测出来,就这样,泡利给这种物质起了一个名字——中微子。

随着时代的发展,科学家们也从中微子中看到了更有发掘潜力的一面——宇宙辐射的共鸣能力。

众所周知,我们生活在地球上,时时刻刻都会受到太阳的影响,而根据近百年的现代科技推演,发现中微子的振动频率是探测太阳活动最有用的参考数据,而且,中微子是最容易获得的元素,对地球的生态环境损害也不大。

日本人对中微子领域展开了探讨,并且一直站在中微子研究领域的前沿,每当他们在中微子领域获得进展的时候,都会引来其他国家的注目,日本人还凭借着这项实验获得了两项诺贝尔奖,在中微子观察领域处于领先地位。

为了在中微子观察领域获得更大的进展,观察太阳活动和宇宙辐射的规律,日本人决定在米的地下深处,储存“超纯水”。

超纯水和中微子的关系

超纯水可以用来对中微子进行探测,是探测中微子震动的最佳材料。

但中微子作为一种“微小”的存在,看不见也摸不着,因此,要想探索太阳的运动规律,就要将中微子聚集起来。

这个时候,超纯水就能派上巨大的用场,它没有正离子也没有负离子,不含有任何杂质,是最纯净的水,而中微子在水中穿行的时候,将会有极小的概率和水中的氢原子和氧原子发生反应,用超纯水探测中微子自然就成了最简便的方法。

此外,超纯水的含量自然是越多越好,因为超纯水含量越多,意味着于中微子的相互作用越多,数据也会更加精确。

然而,就是这样一种观测中微子运动的方法,在各个国家却并不常见,超纯水的制作,往往会耗费巨大的资源和精力。

超纯水的制作和储存

首先,超纯水不同于我们常见的蒸馏水和饮用水,它的制备具有很大的难度。

在我国化学工业出版社出版的《化学实验手册第3版》中记载,添加少量高锰酸钾的水源进行二次蒸馏后,再通过全石英蒸馏器进行蒸馏,收集起来,才能得到超纯水。

或者使用专业的设备,将水中的正负离子去除,并且降低电阻,再度蒸馏,才能得到超纯水。

可见,超纯水的制备是一个相当麻烦的过程,每次蒸馏都会导致一部分水资源变成“水蒸气”,因此,没有大量的水资源,是无法提取大量超纯水的。

此外,日本人为了收集超纯水,创造了专门的仪器:超级神冈探测器。这个探测器位于地下多米,是世界上最大的水处理设备之一,能够有效过滤水中的各种杂质和微生物,因此,这个项目投入的成本非常之大。

由于超纯水更加适应二十五摄氏度的环境,因此,超级神冈探测器的温度必须稳定在25度,一但超出或低于这个温度,都有可能使超纯水的分子结构被破坏。

由此可见,超纯水的制备和储存环境有多么的困难,所以,即便是日本这样的发达国家,经过20年的时间,也才储存了5万吨超纯水。

中微子和宇宙

为了通过中微子的运动,更加直观的观察到太阳辐射的波动,科学家在超级神冈探测器的内壁上设置了1.12万个电光倍增管,其目的就是让辐射光信号尽可能的放大,据称,这些光电倍增管能将辐射信号放大1亿倍。

事实证明,这些光电倍增管确实有用,不仅观察到了超新星爆发时散射的中微子,而且,也观测到了来自太阳系的中微子。

正因为中微子和宇宙之间存在着一些关系,因此,它的用途也越来越广,不仅能够获得恒星内部的消息,还可以广泛应用于中微子雷达和中微子武器上。

如今,天文学也广泛的引用了中微子观测的方式,能够更加直接的观测到遥远天体的属性,为人类了解宇宙,提供更多的有效信息。

结语

随着时代的推移,我们的科学技术也在不断的进步,这就为我们认识世界和认识宇宙带来了更多的信息,我们必须加强相关的技术,只有这样,才能促进科技的进步,保障国家的安全。

据新华网报道,我国广东省也开展了江门中微子实验室的建设计划,预计在今年建成,为我们带来全新的研究方向和更多的科学数据。




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