无用之用，方为大用

毫不避讳的说，现在绝大部分自然科学的前沿领域研究都是毫无用处的，科学家们用着造价几十亿上百亿，位于太空，沙漠，地下，南北极的大科学设备，为的只是满足自己的好奇心，顺便再代表一下全人类的求知欲。

好在科学进步带来的好处是有目共睹的，所以尽管科学研究越来越烧钱，但科学家们依然能“玩”到新的造价不菲的“大玩具”。

废弃矿井与诺贝尔奖

在日本岐阜县有一个废弃矿山，所属还有一座深达1000米的矿井，上世纪90代日本东京大学接手这里后，在这个1000米深的废弃矿井里建造了一栋相当于15层楼高的神秘建筑，并把它命名为“超级神冈探测器”

1996年至今，这座盛有5万吨100%超纯水的探测器，已经为日本制造了数个诺贝尔物理学奖级别的成果。

而它所探测的，就是有着“宇宙幽灵”之称的中微子，一种以接近光速飞行但几乎不与任何物质发生相互作用的粒子。

宇宙街溜子

在物理学家的眼里，能被“看到并影响”的物质世界是由各种基本粒子构成的，它们就好像积木，而四大基本作用力则是积木之间的粘合剂，以及积木之间相互作用的“传递者”

但并不是所有基本粒子都愿意当积木的，比如中微子就是一个不折不扣的“宇宙街溜子”，它从不和其他粒子发生太多关系，总是独自以近光速遨游宇宙。

用物理学家的话来说，中微子是是宇宙中数量最为庞大的粒子之一，但由于它属于中性粒子，所以不参与电磁相互作用。

这意味着尽管每秒就有10万亿个中微子正在穿过你的身体，但你却浑然不知。

由太阳内部核聚变反应产生进而射向地球的中微子，更是只有十万亿分之一被地球上的物质吸收，剩下的中微子都穿过地球飞向宇宙深处了。

那日本是怎么找到中微子的？

物理学家们告诉我们，光子在水中的速度只有真空中的75%，但中微子的速度却永远保持在相当接近光速的水平。

所以一旦中微子进入水里，它的速度就超过光速了，然后就像飞机超音速产生音爆一样，中微子在水中也会因为"超光速"而发出独特的切伦科夫辐射光。

日本之所以要在1000米深处的地下存储5万吨没有杂质的超纯水，就是为了尽可能避免除中微子以外其他宇宙射线的干扰，进而确保中微子产生的切伦科夫辐射光能被准确地记录下来，这样一来只要有光，就说明发现了中微子的痕迹。

中微子振荡与诺贝尔奖

恒星物理学家的计算表明，太阳核聚变反应每产生三个光子就会伴随产生两个中微子，但在相当长一段时间内地球上探测到的太阳中微子数量只有理论计算的三分之一。

1987年2月23日，天文学界目睹了一次发生在16万光年外大麦哲伦星云中的超新星爆发事件，但这次超新星爆发所生成的中微子数量，并没有像太阳中微子一样消失三分之二。

于是物理学界猜想中微子应该有三种而不是一种，且三种中微子之间还会相互转化。

这个被称为中微子振荡的理论预测，在1998年被日本超级神冈探测器首次确认存在，这一突破也让负责中微子项目的日本科学家小柴昌俊获得了2002年的诺贝尔物理学奖。

中微子有什么用？

从预言存在到发现再到确认中微子振荡，物理学界用了将近一个世纪，但有关中微子的其他信息人类还一无所知，也正因如此中微子相关研究现在已经成了物理学的热门之一。

2027年之前，日本超级神冈升级版顶级神冈探测器将开始收集中微子数据，储水26万吨的顶级神冈将拥有数倍于超级神冈的探测能力。

而我国的江门中微子实验最早将于2022年开始收集数据，这个位于地下700多米深处的中微子探测设施将进一步揭开中微子的神秘面纱，并且也有可能产生诺贝尔物理学奖级别的科研成果。

作为一种尚未被研究透彻的粒子，中微子目前唯一能被想到的用处就是通讯。

因为它几乎不与其他物质发生作用，所以理论上一束经过调试且携带信息的中微子，可以将信息无损传递到宇宙任何地方，而不会像人类现在用的电磁波一样发生畸变丢失信息。

或许你会说“引力波同样可以无损传递信息”，但不要忘了明显强度的引力波信号只能由黑洞或者中子星来产生，所以用引力波通讯的难度是非常大的。