文|整點(diǎn)科普

科研對(duì)于一個(gè)國(guó)家的發(fā)展具有重要意義，是提高國(guó)家綜合實(shí)力和國(guó)際地位的一項(xiàng)重要事業(yè)。

雖然絕大部分科學(xué)的前沿領(lǐng)域研究結(jié)果對(duì)目前的發(fā)展來(lái)說(shuō)，實(shí)際意義并不大，大多數(shù)國(guó)家仍愿意花費(fèi)數(shù)百億資金，投入數(shù)萬(wàn)名高端科研人員，去做一些看似瘋狂又毫無(wú)用處的研究。

比如說(shuō)，日本為了一項(xiàng)研究，在池野山地下挖了1000米，建起了一座相當(dāng)于15層樓高的神秘建筑，并存儲(chǔ)了5萬(wàn)噸超純水，至今已悄悄研究了20多年。

這令人十分好奇，研究了幾十年，他們到底有什么目的？

廢棄礦井與諾貝爾獎(jiǎng)

除德國(guó)等西方強(qiáng)國(guó)外，日本是獲得諾貝爾獎(jiǎng)人數(shù)最多的國(guó)家，得獎(jiǎng)?lì)l次僅次于美國(guó)。

據(jù)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，已有28個(gè)日本人獲得諾貝獎(jiǎng)，其中包括2個(gè)美籍日裔。其中，大部分物理學(xué)獎(jiǎng)的產(chǎn)生，都與一座廢棄礦井息息相關(guān)，例如小柴昌俊、梶田隆章等。

日本岐阜縣飛驒市神岡町有一座廢棄的礦山，山中有一個(gè)深達(dá)1000米的廢棄礦井。

上世紀(jì)九十年代，東京大學(xué)接管這里后，在礦井里建起了一個(gè)約有15層樓高的神秘建筑，取名“超級(jí)神岡探測(cè)器”。

“超級(jí)神岡探測(cè)器”是日方的高科技探測(cè)設(shè)備，它除了能探測(cè)太陽(yáng)和地球大氣的中微子，也能觀測(cè)銀河系內(nèi)的超新星爆發(fā)，屬于國(guó)際頂尖技術(shù)領(lǐng)域的范疇了。

除此之外，這個(gè)廢棄的礦井中，還存儲(chǔ)著5萬(wàn)噸超純水，而日本對(duì)此已經(jīng)研究了20多年。

那么，這些超純水到底有什么用？它和超級(jí)神岡探測(cè)器之間有什么關(guān)系？

“超純水”究竟是什么水？有什么作用？

超純水的判斷標(biāo)準(zhǔn)為：

在25 的環(huán)境下，其電阻率是否大于或等于18MΩ*cm，電阻率越大，說(shuō)明純度越高。

和一般純凈水、礦泉水不同，生產(chǎn)超純水需要精密又復(fù)雜的技術(shù)，例如應(yīng)用蒸餾、去離子化和反滲透技術(shù)等。

所以，它是水之外的水，不屬于有機(jī)物，幾乎不含任何雜質(zhì)、微量元素或化學(xué)成分，純度幾乎100%，因而不適合飲用，一般只有實(shí)驗(yàn)室中才會(huì)出現(xiàn)。

超純水通常是開(kāi)發(fā)半導(dǎo)體材料、納米精細(xì)陶瓷材料的超純材料，也非常適合用來(lái)探測(cè)微小物質(zhì)，只要它們出現(xiàn)在探測(cè)器的檢測(cè)范圍，純水就會(huì)立刻有反應(yīng)。

而日本在地下1000米深處暗藏5萬(wàn)噸超純水長(zhǎng)達(dá)20年時(shí)間，就是為了等待一個(gè)“奇跡”——只有極度純凈的超純水，才能夠看到中微子穿過(guò)的那一瞬間的畫(huà)面，而這個(gè)瞬間所能夠提供很多可能性遠(yuǎn)遠(yuǎn)超乎人類的想象。

日本存儲(chǔ)5萬(wàn)噸超純水，悄悄研究20多年，有什么目的？

想了解日本不惜花費(fèi)20多年時(shí)間進(jìn)行這項(xiàng)研究的原因，就得先了解中微子到底是什么東西，它為何值得日本這么瘋狂。

中微子是組成自然界最基本的粒子，外號(hào)“宇宙幽靈”。

光在水中的速度只有真空中的75%，中微子卻能一直保持接近光速的水平飛行，而且?guī)缀醪慌c任何物質(zhì)發(fā)生相互作用，不受電磁力的影響，能穿透所有物質(zhì)，質(zhì)量幾乎為0。

所以，即便每秒有10萬(wàn)億個(gè)中微子穿過(guò)人體，人類也無(wú)法直觀地看到，它就像一個(gè)隱形的存在。

所以，學(xué)界對(duì)中微子非常感興趣，日本為了捕捉到中微子存在的畫(huà)面，在超純水的周圍安裝了上萬(wàn)個(gè)光感電器，這項(xiàng)研究一做就是二十多年，他們也在等待著一個(gè)奇跡。

不過(guò)，有科學(xué)家在地球的最南邊，南極的冰川下發(fā)現(xiàn)了中微子，確認(rèn)了中微子的存在。日本的科學(xué)家雖然沒(méi)有直接捕捉到畫(huà)面，但是通過(guò)超純水感受了中微子的震蕩，也算是間接確認(rèn)了中微子的存在。

研究中微子，對(duì)人類未來(lái)發(fā)展具有非常重要的意義。

• 探索外太空：

1987年2月23日，天文學(xué)界見(jiàn)證了發(fā)生在16萬(wàn)光年外大麥哲倫星云中的超新星1987A爆發(fā)事件，日本和美國(guó)的探測(cè)器首次探測(cè)到太陽(yáng)系以外的天體產(chǎn)生的中微子。

物理學(xué)界因此提出中微子振蕩的理論預(yù)測(cè)，即中微子有三種，并且它們之間還可以相互轉(zhuǎn)化。

1998年，日本超級(jí)神岡探測(cè)器利用超純水，首次證實(shí)了這種猜想，項(xiàng)目負(fù)責(zé)人小柴昌俊也因此獲得了2002年的諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。

假如人類能捕捉到其它恒星發(fā)出來(lái)的中微子，就可以分析出這個(gè)恒星的信息，這對(duì)研究宇宙的演化過(guò)程和內(nèi)部結(jié)構(gòu)具有非常重要的作用，加快人類探索外太空的步伐。

• 通訊：

中微子不受任何阻礙，假如能夠順利將其運(yùn)用到通訊上，不論多犄角旮旯的位置，信號(hào)也都是滿的，也不會(huì)出現(xiàn)信號(hào)差的情況。

• 控制核能：

對(duì)于日本來(lái)說(shuō)，解決核污染和核輻射是一個(gè)非常嚴(yán)峻的問(wèn)題，如果能夠利用中微子觀測(cè)核反應(yīng)堆的情況，也就實(shí)現(xiàn)了控制核能的可能性，這是一件造福全人類的事情。

所以，日本愿意花20多年的時(shí)間，甚至以后可能還需要花更多的時(shí)間來(lái)研究中微子，也是在為自己尋找一個(gè)新的出路。

我國(guó)也有關(guān)于中微子的研究計(jì)劃，江門中微子實(shí)驗(yàn)室擬于2022年開(kāi)始收集數(shù)據(jù)，位于地下700多米深的中微子探測(cè)設(shè)施也可能會(huì)給我們帶來(lái)諾貝爾物理獎(jiǎng)級(jí)別的科研成果。

日本人對(duì)于科研似乎有一種執(zhí)念，這種執(zhí)念在研究仿真機(jī)器人，或者其它工業(yè)領(lǐng)域例如汽車等方面都能體現(xiàn)出來(lái)。

當(dāng)然，不論中國(guó)還是日本，科研人員正是靠著對(duì)未知的執(zhí)念和強(qiáng)烈的信念才能在一次次失敗中找人類發(fā)展更好的道路。

即使沿途遍布荊棘，需要耗盡一生心力，科研之路也永遠(yuǎn)有人前赴后繼。