前言

随着现在地球环境污染越来越严重，导致水资源也受到了不同程度的破坏。虽然地球从外表上看就像是一个巨大的水球，但是实际上真正能够提供给人类使用的淡水资源却非常少。

早前在联合国发布的《2020年粮食及农业状况》报告里面，就谈及了现在由于地球人口的大量增长使得社会经济和淡水资源短缺等问题越来越突出。

现在几乎全世界32亿的人口都面临着水资源的短缺问题，大概有12亿人正生活在水资源极其匮乏的地区。

但是有专家统计发现，将近20多年以来，日本就在大概地下1000米深的地方存储了5万吨的超纯水，而超纯水主要是用于中微子研究领域，那么日本究竟有着什么样的目的呢？

什么是中微子呢？‍

中微子又叫做微中子，属于轻子的一种，同时也是自然界物质构成中最为基础的粒子。

中微子不像是原子，它的体型要更加小一些，而且不会携带电，因此能够很容易就穿过地球。而且中微子的渺小甚至可以超乎你的想象，就算是一个厚度达到了几百光年的铅层，中微子也能够很轻松地穿过。

其实中微子本身是具有质量的，但是因为它们和物质之间的运动关系非常小，所以很难通过人为的计算去测验出来。中微子的来源主要是恒星，因为恒星上面能够产生的巨大热核反应，从而为中微子的诞生具备了有利的条件。

而且科学家在研究中微子的过程中发现，这些中微子的运动速度甚至比光速还要快很多。

中微子其实也能够应用在很多方面，比如在核反应堆过程的诊断之中，因为中微子的反应是最为明显的，基于这个原理中微子便能够创建出各种的传感器，使得达到实时监控核电站反应堆的功率的功能，以及了解里面参与燃料的复合成分。

中微子其实也能够运用到天文学之中，因为在这个科学领域之中，中微子的来源并不是太阳，而是还要更加遥远的恒星，所以通过这些研究就能够发现更为遥远的天体属性了。

在宇宙存在的所有恒星之中，本质上其实都是一个比较大的热核反应堆，所以在它们内部都存储了许多的中微子。

科学家们在研究的过程之中也发现，随着恒星年龄的增长，在其内部形成的粒子数量也会相继减少很多。到了恒星快要死亡的时候，恒星就会渐渐失去里面90%的中微子，这也是中微子开始冷却的具体原因。

不仅如此，中微子其实还能够参与到某些化学元素的放射性衰变之中，即便是地球也可以，从而我们更加精确的知道了地球的地质组成情况，同时还能够帮助科学家去确定哪些最为活跃的放射性热释放元素的具体位置。

日本地下5000米深的超纯水其实是为了捕捉到中微子‍

显然日本政府之所以会存储这么多的超纯水是为了用于科研领域的。

而这个被提及的地方就是在日本岐阜县的一个废弃矿山里，这个矿山里面有一个深达1000米的矿井，而且这座矿井的深度就相当于是15层楼一样，在日本它也被称为是“超级神冈探测器”。

曾经有一位美国的天文学家就曾将把“中微子”称为是“宇宙之中最难以捕捉到的猎物”。那么日本的“超级神冈探测器”又是干什么的呢？

其实它就是为了探测宇宙中的中微子。如果说在我们的星系之中存在一颗超新星的话，那么它就会逐渐成为一个黑洞，所以到时候就只能够通过超级神冈探测器这样的设备让我们能够去观察到超新星中的中微子。

通常来说一颗恒星在崩溃之前，就会发射出大量的中微子出来，而这些中微子具有非常强大的警示作用，它会随时提醒着我们应该去注意哪些重要的宇宙时间。

根据专家们的粗略计算，在人类打造的探测器观测范围之内，几乎每隔30年就会出现一次超新星的爆炸事件，如果说你一旦错过了，那么就势必会再等上几十年的时间才会看到。

超级神冈探测器不仅仅能够捕捉到来自于太空中的中微子，甚至就连日本东海附近的T2K实验所发射的穿透地球295公里的中微子束也能够被超级神冈探测器所捕捉到。

因为中微子在水中所迸发的运动速度往往会比光速还要快一点，所以一旦中微子在水中运动的时候，就会产生很多的光线，非常类似于协和式飞机发出的音爆声一样。

飞机的飞行速度一旦过快的话，就能够超过声音的速度，于是便会发出声音，但是这种声音并不像是地面上的摩擦声，而是一种巨大的爆炸声。

同理可得，如果说一颗中微子在穿越水的时候，它的速度往往会超过光的传播速度，所以就能够产生出一种光的冲击波。

在上个世纪80年代的时候，日本就建立了神冈核子衰变实验，想要去发现更加大范围的宇宙活动，但是当时探测仪器并没有现在的设备先进，而且在上面也仅仅只有3000吨的超纯水以及1000只光电倍增管，所以从探测的灵敏度来看其实还不能够达到要求的。

于是在1982年的时候，日本的这个探测器就逐渐进行改进了，并且功能也逐渐完善起来了， 于是日本在尝到甜头以后，便又投资了将近上亿美元，就建造了一个更加巨大的“超级神冈探测器”，探测器的探测器所探测到的物质数量就直接增加到了50000吨高度的纯净水。

超纯水也是非常恐怖的‍

在纯净水之中会富含各种人体所需的微量矿物元素，而在超纯水之中便没有这些，它几乎就是一种去除了氧和氢便包含了所有原子的水。

而超纯水最重要的作用就是可以直接用于超纯材料上面。而超纯材料包含了半导体原件材料和纳米精细陶瓷材料等，同时超纯水实际上也能够直接用于在蒸馏和去离子化等技术层面。而超纯水的提取工艺其实是非常复杂的，因为所需要技术要求特别高。

日本超级神冈探测器为了让中微子带来的冲击波所发出的光线能够到达传感器，所以使用的水也必须是超纯水，而要维持这些超纯水的纯净性就必须不断对这些水进行过滤以及重新净化等，有时候甚至还会使用紫外线来杀灭里面可能出现的细菌等。

其实超纯水并没有想象中那么友善，它是一种具有强烈腐蚀性的液体，因为超纯水可以溶解掉一切物质。如果你去进行检测的话，就会发现超纯水同时具备着酸和碱。一旦人进入到里面浸泡的话，往往就会受到非常严重的表皮脱落。

其实在超级神冈探测器曾经也发生过一些意外事件，当时因为超级神冈探测器需要进行维修，于是研究人员便前往去更换传感器以及其他图像设备。

但是去往的过程之中，研究人员们的小船就坏掉了，但是当时并没有察觉掉，甚至有个研究人员马莱克的头发都掉进了超纯水之中。

于是在半夜大概3点的时候，马莱克就察觉到了自己的头皮瘙痒难耐，甚至比小时候出的水痘还要严重很多。

于是他马上意识到了一定是超纯水高强度的腐蚀性让一些头发中的营养物被带走了，于是他立刻去进行淋浴，花费了将近半个小时才整理完头发。

我国建立的中微子探测器‍

在我国江门开平市的金鸡镇中有一座由花岗岩形成的山体，在这座山体下面将近700多米的地方，我国的研究人员们正在筹划一个世界上最大的实验洞室，即江门中微子实验室。

其实江门中微子实验的前身就是深圳大亚湾的种子实验室，而曾经科研人员就在大亚湾实验室里面发现了新的中微子第三种振荡模式θ13，而且精度相当之高。

由此我国的大亚湾实验结果也获得了2016年的国家自然科学奖一等奖，并且还被国外的科学家们赞誉是中国最重要的物理学成果。

而现在我国的江门中微子实验室需要承担的任务就是去测量中微子质量的顺序，根据有关人员的介绍，要想测量出中微子质量的顺序，就必须要将整个研究分为两个大的步骤进行。

首先就是要通过中微子振荡波来进行分析，在明确三种中微子的质量顺序之后，就足以去判断三种中微子的轻重了。而实验的第二步就是把实验进行升级，以确定中微子的质量大小，而且还要结合无中微子的“双贝塔衰变实验来进行研究”，以此判断出中微子是否会成为“反粒子”。

在江门实验室里面需要在地下将近700米的地方挖掘一个实验洞室，之后还需要在实验大厅的下面挖掘一个接近46米深的水池，然后就能够在中微子的实验中直接浸泡进去了。

而且江门实验室的修建工程也是非常复杂的，总体上来说是包含有地面和地下两个大的部分。在地面建筑的设计上会装配有大厅和地上动力中心等，而地下的建筑就包括了斜井和竖井等。

现在国际上能够和江门实验竞争的就只有美国的沙丘实验和日本超级神冈实验了，虽然说都是能够测量出中微子质量顺序，但是不一样的是，美国和日本都是使用加速器来让人工产生出中微子研究的。

这种方式具有一定的缺陷，那就是在中微子产生的数量是比较少的，于是就增加了测量的难度，而我国研究的中微子就像是核反应发电中携带的附属产品，虽然中微子的方向和能量都不能够明确，但是其中产生的中微子数量是非常多的，而且容易捕捉到。

总结：‍

人类通过对中微子的研究能够解开很多有关宇宙的难题的，甚至还能够研究出一些天文上的奇特现象。

虽然说我国现在对于中微子研究技术还没有完全成熟，但是现在在这个领域上的投入是非常巨大的，所以小编相信在未来，我国在中微子研究上面一定会取得重大的成果。