日本斥巨资在地下1000米深处，储存了5万吨超纯水，目的是什么？

　　上世纪九十年代，日本斥巨资在岐阜县飞驒市神冈町茂住矿山地下1000米的深处，修建了一个高41.4米，直径达39.3米的圆柱形不锈钢容器，这个容器的内壁上分布着密密麻麻的金色圆球。

　　

　　这个圆柱形不锈钢容器被称为超级神冈探测器，里面储存了5万吨超纯水，大约相当于20个标准游泳池的水量。

　　日本为什么要花这么大的力气在地下储存这么多超纯水呢，其目的何在？

　　中微子是轻子的一种，它是组成自然界的最基本的粒子之一，通常用符号希腊字母ν表示。中微子既不带正电荷也不带负电荷，所以它的性质是中性的。科学界从预言中微子的存在到发现它，用了20多年的时间。

　　

　　研究表明，太阳内部进行核聚变时会产生大量的中微子，其中一部分会飞往地球。

　　中微子被称为“宇宙中最难以捉摸的猎物”，它难倒了一众物理学大咖，就连量子力学的奠基人波尔都差点为了它而放弃能量守恒定律。

　　由于不带任何电荷，中微子不会与物质发生相互作用。我们可以举个例子，手电筒的光照在墙壁上，光线就会被墙壁挡住，而中微子射过去，墙壁却会像不存在一样，直接被穿透。其实不单单是墙壁，整个地球都会被中微子直接穿透。物理学家猜测，每一秒钟大约有100万个中微子穿过人类的身体。

　　

　　中微子极其微小，肉眼根本看不到，就连组成原子的最小单位夸克也比它大两个数量级。

　　中微子在真空中的速度接近光速，而且它的体积几乎可以忽略不计，所以中微子很难被探测到。不过，一些物理学家通过研究发现，中微子遇水则会出现不一样的情况。

　　首先，中微子在水中的速度不会变小，而众所周知，光在水中的速度会减小约四分之一。其次，当中微子从水中穿过时，有可能与水发生反应，尽管这种概率很小，但也算是一个突破口。最后，中微子进入水中会发出切伦科夫辐射光。

　　

　　超纯水就在这一环节起到非常重要的作用的。它不但能够帮助科学家更好地发现中微子在水中的反应，而且还能够屏蔽其他宇宙射线对实验造成的干扰。

　　我们平时接触到的水都是含有杂质的，不管是自来水、矿泉水还是蒸馏水，无一例外。泉水中含有大量的矿物质，自来水中含有泥沙、铁锈、藻类、悬浮物和微纤维等杂质，通常我们认为最纯净的蒸馏水中也含有极少量的杂质。

　　而超纯水又称UP水，是指电阻率达到18 MΩ*cm(25℃)的水。这种水中除了水分子以外，几乎没有什么杂质，更没有细菌、病毒、含氯二噁英等有机物，当然也没有人体所需的矿物质微量元素，也就是几乎去除氧和氢以外所有原子的水。

　　

　　日本超级神冈中微子探测器中储存的5万吨超纯水，就是为了捕捉中微子，并利用它来进行一系列科学实验。

　　为了维持超纯水的纯度，这些探测器中的超纯水一直处于循环和净化之中，力求尽一切可能清理掉其中的微量杂质。

　　然而，即便超纯水已经达到了99.999%以上的纯度，但是由于辐射量实在太小，所以仍然很难捕捉到中微子。为此，科学家需要借助一种能够放大辐射信号的仪器，这种仪器就是光电倍增管。超级神冈探测器内壁上密密麻麻的金色圆球，实际上就是光电倍增管，它能够将切伦科夫辐射光的信号放大1亿倍。这样一来，就算是微弱到可以忽略不计的光芒，也能够被捕捉到。

　　

　　另外，为了尽可能地屏蔽掉其他所有的干扰信息，中微子实验需要高山来作为背景。可是，日本是一个岛国，国内没有适合做实验的高山，所以他们就把做实验的地点放在了地下1000米深的废矿井中，这样也能达到屏蔽干扰信号的目的。

　　

　　1996年，超级神冈探测器正式投入使用后，日本科学家利用它很快就探测到了中微子的痕迹，证实了超新星爆炸的理论，拉开了中微子天文学的序幕。围绕中微子研究的实验成果，也为日本带来了两个诺贝尔奖。

　　中微子的应用前景令人期待，科学家利用中微子在传播过程中不会发生衰变的特性，能够推算出每个星系的真实物质含量是多少。

　　

　　除此之外，科学家利用中微子能够穿透物质的特性，也能够将它应用于通信领域。2012年，美国科学家就将一个中微子穿过了厚达237米的岩石，并把它携带的信息传输到岩石背面的接收器上。

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