面对“稀土警告”,外媒连“勿谓言之不预”都翻译了...
侠客岛微信公号-宇文雷格
昨天夜里,新华社发布了一条重磅消息:“国家发展改革委有关负责人就稀土产业发展相关问题答记者问”。
有关人士这样说——
“如果有谁想利用我们出口稀土所制造的产品,反用于遏制打压中国的发展,那么我想赣南原中央苏区人民、中国人民,都会不高兴的。”
今天出版的《人民日报》也发表了一篇评论,标题是《美方不要低估中方反制能力》。文章的末尾,用了一个很久不见的古语:
“奉劝美方不要低估中方维护自身发展权益的能力,勿谓言之不预!”
那么问题来了。“勿谓言之不预”,翻译成英文怎么说?
彭博社头条标题: 中国稀土垄断,美国面对“摧毁性”打击风险
翻译
彭博社的反应很快,今天4个头条新闻全都关于稀土,标题大家感受一下——
《中国稀土垄断,美国面对“摧毁性”打击风险》;
《投资者涌入,稀土股票受益丰厚》;
《中国准备好在贸易战中“武器化”稀土》;
《什么是稀土以及谁控制了稀土》。
“勿谓言之不预”这句话,彭博社也翻译了,英文是这样的:don’t say I didn’t warn you(别说我没警告过你)。
彭博的文章也指出,这话中国轻易不用,少数使用的几次,用在了1962年印度军队侵犯边境、1978年越南军队侵犯边境时。
看得出来下了功夫。
不过,外媒究竟怎么看“稀土警告”呢?
冲击
彭博社的文章写道,中国威胁在贸易战中使用其“占支配地位的稀土”,将可能给美国工业带来严重扰乱,美国从汽车到洗碗机到工业设备,很多制造商都会“挨(稀土)饿”。
文中引述了一个和稀土行业打交道逾50年的美国企业家的话,说中国通过挤压“永磁”和永磁电机的供给,可能“带来巨大的破坏性”,可能对美国产业带来“摧毁性的”影响。
“永磁”被应用在小型电机上,对许多常见的技术产品很重要,如汽车上,雨刷、电动窗、动力转向装置,都是靠这个实现的。在这方面,中国占了世界95% 的产出。
“永磁”和稀土什么关系呢?发改委在昨天的回答中也有一些解释:稀土元素拥有优良的光电磁等物理特性,稀土元素在冶金、石化、光学、激光、储氢、显示面板、磁性材料等现代工业领域均有广泛应用。
彭博还是比较清醒的。它指出,中国是世界上最大的稀土生产商,满足了美国80%的稀土进口。中国过去已经展示过,它能把稀土作为多边谈判的筹码。
文中举出一个案例。2010年9月,“日本巡逻船钓鱼岛冲撞中国渔船事件”中发生后,中国禁掉了向日本出口稀土,全球稀土价格大涨,日本很快释放了被逮捕的中国渔船船长。
彭博社的另一篇文章中,一名中国基金经理分析说,中国应该不会全面禁止对美稀土出口,但是可以通过限制在国内的生产份额,来提高国际市场的价格。
“这不会怎么减少美国对稀土的需求,因为稀土对高科技产业不可替代,美国不得不吞下高价的恶果。不管中国对稀土采取什么手段,中国国内的稀土矿厂将成为最大赢家。”
也有一些美国媒体没那么悲观。CNN就发表了一篇评论,称稀土这张“贸易战牌”没有想象的那么强大。
乐观
CNN的逻辑是,稀土之所以被称为“现代科技维生素”,是因为许多产品需要的稀土含量非常少;同时,美国也储备了稀土资源,稀土供需的影响真正显现出来需要很长时间。
另外,他们认为,虽然中国拥有全球三分之一的稀土产量,但中国科技行业发展迅速,本身也是稀土消耗大户。据预测,到2025年,中国就会变成稀土的净进口国。考虑到这张牌可能带来的稀土价格上涨,中国也不会轻易动用稀土武器。
《福布斯》也比较“乐观”。在题为《中美稀土摊牌谁会赢》的文章中,作者并没有提及中国在稀土制造中技术领先于美国,而是把美国稀土产业落后,归因于美国“不愿意”做。
《福布斯》是这么解释的:稀土在经济和环境上,开采成本都非常大,其冶炼过程昂贵、艰苦、有毒、困难、危险。中国愿意做,美国不愿意。这就是为什么中国稀土凭37%的全球储备,占到全球产出85%份额的原因。
潜台词是,只要美国想做,就能把稀土产业做起来。
果真如此?
英国的BBC说:美国是可以做,但是建立完整的产业链,需要时间啊。
严峻
BBC上面这篇文章的标题很有趣,一语双关:《稀土是中国与美国贸易战的“王牌”吗》。(英文中trump原意就是“王牌”)
BBC分析了美国面临的严峻状况。 文章说,美国也从爱沙尼亚、法国和日本进口稀土产品,但这三个国家的稀土矿石也来自中国;美国唯一的一家稀土矿产,需要将矿石运到中国加工;美国还可以从马来西亚进口稀土,但其产量不够。
文章说,美国可能开始建立自己的稀土加工产业吗?非常可能,但这需要时间,但其矿石也可能被中国限制。
于是,BBC的结论是,中国如果执行对稀土的出口限制,将对美国价值几万亿的产业产生重大影响。
到现在,美国政府官方并没有对稀土发出任何评论。于是媒体CNBC向美国政府喊话,称稀土处于中国“危险的支配”当中。
一位金融分析师说,中国之所以在稀土行业这么领先,是由于政府早把稀土当做战略性资源,进行了约100年的勘探和开采工作(原话就是100年)。中国在上世纪90年代终于把稀土的生产做到了低价,严重打击了其他国际竞争者。
CNBC指出了一个关键的时间点:为什么在90年代中国稀土产业“一飞冲天”呢?
在前几天的文章中,岛叔已经写过,新中国成立后的几十年中,稀土技术曾一直掌握在美、法、日等发达国家手里,美国还曾经是世界上稀土产量最大的国家。直到1975年,中科院的徐光宪院士经过刻苦攻关,提出了串级萃取理论,实现了稀土分离技术的重大突破,才打破了西方的技术封锁。
经过几代中国科研工作者的努力,大量中国企业学会了领先世界的稀土生产技术和工艺。终于,中国实现了从稀土资源大国向生产大国、出口大国的转变。
历史证明,西方国家一次次低估了中国人的能力。
正如人民日报的评论所言:知者不惑,仁者不忧,勇者不惧。
Don’t say I didn’t warn you.
侠客岛微信公号-宇文雷格
昨天夜里,新华社发布了一条重磅消息:“国家发展改革委有关负责人就稀土产业发展相关问题答记者问”。
有关人士这样说——
“如果有谁想利用我们出口稀土所制造的产品,反用于遏制打压中国的发展,那么我想赣南原中央苏区人民、中国人民,都会不高兴的。”
今天出版的《人民日报》也发表了一篇评论,标题是《美方不要低估中方反制能力》。文章的末尾,用了一个很久不见的古语:
“奉劝美方不要低估中方维护自身发展权益的能力,勿谓言之不预!”
那么问题来了。“勿谓言之不预”,翻译成英文怎么说?
彭博社头条标题: 中国稀土垄断,美国面对“摧毁性”打击风险
翻译
彭博社的反应很快,今天4个头条新闻全都关于稀土,标题大家感受一下——
《中国稀土垄断,美国面对“摧毁性”打击风险》;
《投资者涌入,稀土股票受益丰厚》;
《中国准备好在贸易战中“武器化”稀土》;
《什么是稀土以及谁控制了稀土》。
“勿谓言之不预”这句话,彭博社也翻译了,英文是这样的:don’t say I didn’t warn you(别说我没警告过你)。
彭博的文章也指出,这话中国轻易不用,少数使用的几次,用在了1962年印度军队侵犯边境、1978年越南军队侵犯边境时。
看得出来下了功夫。
不过,外媒究竟怎么看“稀土警告”呢?
冲击
彭博社的文章写道,中国威胁在贸易战中使用其“占支配地位的稀土”,将可能给美国工业带来严重扰乱,美国从汽车到洗碗机到工业设备,很多制造商都会“挨(稀土)饿”。
文中引述了一个和稀土行业打交道逾50年的美国企业家的话,说中国通过挤压“永磁”和永磁电机的供给,可能“带来巨大的破坏性”,可能对美国产业带来“摧毁性的”影响。
“永磁”被应用在小型电机上,对许多常见的技术产品很重要,如汽车上,雨刷、电动窗、动力转向装置,都是靠这个实现的。在这方面,中国占了世界95% 的产出。
“永磁”和稀土什么关系呢?发改委在昨天的回答中也有一些解释:稀土元素拥有优良的光电磁等物理特性,稀土元素在冶金、石化、光学、激光、储氢、显示面板、磁性材料等现代工业领域均有广泛应用。
彭博还是比较清醒的。它指出,中国是世界上最大的稀土生产商,满足了美国80%的稀土进口。中国过去已经展示过,它能把稀土作为多边谈判的筹码。
文中举出一个案例。2010年9月,“日本巡逻船钓鱼岛冲撞中国渔船事件”中发生后,中国禁掉了向日本出口稀土,全球稀土价格大涨,日本很快释放了被逮捕的中国渔船船长。
彭博社的另一篇文章中,一名中国基金经理分析说,中国应该不会全面禁止对美稀土出口,但是可以通过限制在国内的生产份额,来提高国际市场的价格。
“这不会怎么减少美国对稀土的需求,因为稀土对高科技产业不可替代,美国不得不吞下高价的恶果。不管中国对稀土采取什么手段,中国国内的稀土矿厂将成为最大赢家。”
也有一些美国媒体没那么悲观。CNN就发表了一篇评论,称稀土这张“贸易战牌”没有想象的那么强大。
乐观
CNN的逻辑是,稀土之所以被称为“现代科技维生素”,是因为许多产品需要的稀土含量非常少;同时,美国也储备了稀土资源,稀土供需的影响真正显现出来需要很长时间。
另外,他们认为,虽然中国拥有全球三分之一的稀土产量,但中国科技行业发展迅速,本身也是稀土消耗大户。据预测,到2025年,中国就会变成稀土的净进口国。考虑到这张牌可能带来的稀土价格上涨,中国也不会轻易动用稀土武器。
《福布斯》也比较“乐观”。在题为《中美稀土摊牌谁会赢》的文章中,作者并没有提及中国在稀土制造中技术领先于美国,而是把美国稀土产业落后,归因于美国“不愿意”做。
《福布斯》是这么解释的:稀土在经济和环境上,开采成本都非常大,其冶炼过程昂贵、艰苦、有毒、困难、危险。中国愿意做,美国不愿意。这就是为什么中国稀土凭37%的全球储备,占到全球产出85%份额的原因。
潜台词是,只要美国想做,就能把稀土产业做起来。
果真如此?
英国的BBC说:美国是可以做,但是建立完整的产业链,需要时间啊。
严峻
BBC上面这篇文章的标题很有趣,一语双关:《稀土是中国与美国贸易战的“王牌”吗》。(英文中trump原意就是“王牌”)
BBC分析了美国面临的严峻状况。 文章说,美国也从爱沙尼亚、法国和日本进口稀土产品,但这三个国家的稀土矿石也来自中国;美国唯一的一家稀土矿产,需要将矿石运到中国加工;美国还可以从马来西亚进口稀土,但其产量不够。
文章说,美国可能开始建立自己的稀土加工产业吗?非常可能,但这需要时间,但其矿石也可能被中国限制。
于是,BBC的结论是,中国如果执行对稀土的出口限制,将对美国价值几万亿的产业产生重大影响。
到现在,美国政府官方并没有对稀土发出任何评论。于是媒体CNBC向美国政府喊话,称稀土处于中国“危险的支配”当中。
一位金融分析师说,中国之所以在稀土行业这么领先,是由于政府早把稀土当做战略性资源,进行了约100年的勘探和开采工作(原话就是100年)。中国在上世纪90年代终于把稀土的生产做到了低价,严重打击了其他国际竞争者。
CNBC指出了一个关键的时间点:为什么在90年代中国稀土产业“一飞冲天”呢?
在前几天的文章中,岛叔已经写过,新中国成立后的几十年中,稀土技术曾一直掌握在美、法、日等发达国家手里,美国还曾经是世界上稀土产量最大的国家。直到1975年,中科院的徐光宪院士经过刻苦攻关,提出了串级萃取理论,实现了稀土分离技术的重大突破,才打破了西方的技术封锁。
经过几代中国科研工作者的努力,大量中国企业学会了领先世界的稀土生产技术和工艺。终于,中国实现了从稀土资源大国向生产大国、出口大国的转变。
历史证明,西方国家一次次低估了中国人的能力。
正如人民日报的评论所言:知者不惑,仁者不忧,勇者不惧。
Don’t say I didn’t warn you.
#车界快讯# 丰田欧洲区销售副总裁Matt Harrison向外媒透露,该公司认为在未来十年内,燃料电池汽车的价格将会与混合动力车型的价格持平。
燃料电池汽车价格仍然比混合动力汽车高出不少,以丰田氢燃料电池汽车Mirai为例,该车美国区售58500美元,即便是将三年免费加氢的15000美元能源成本刨去,也需要43500美元。而丰田普锐斯混合动力车型价格在当地为23770美元,价格差达近一倍。
外媒表示,丰田相信氢燃料电池在未来将会有大幅度的降价空间,而对于纯电动车型,他们则认为售价会始终维持高位。
不过目前的现实是,纯电动车型的价格要比丰田的燃料电池汽车便宜很多。
#混动车[超话]# #氢燃料#
燃料电池汽车价格仍然比混合动力汽车高出不少,以丰田氢燃料电池汽车Mirai为例,该车美国区售58500美元,即便是将三年免费加氢的15000美元能源成本刨去,也需要43500美元。而丰田普锐斯混合动力车型价格在当地为23770美元,价格差达近一倍。
外媒表示,丰田相信氢燃料电池在未来将会有大幅度的降价空间,而对于纯电动车型,他们则认为售价会始终维持高位。
不过目前的现实是,纯电动车型的价格要比丰田的燃料电池汽车便宜很多。
#混动车[超话]# #氢燃料#
史上最罕见事件现身:寻找暗物质的装置,或能意外揭开中微子之谜
很多时候,做物理实验像守株待兔,兔子不一定会来……
比如几十年前,日本的小柴昌俊在日本神冈的一个废弃的地下矿井里,用3000吨纯净水和1000个直径20英寸的光电倍增管探测质子衰变的信号。他们努力了很久,但神冈实验没有找到质子衰变。等得时间越长,越能确定质子的寿命,最后确定质子的寿命大于1033年。
但是,守得云开见月明。1987年,16万光年之外的超新星爆发,小柴昌俊那几千吨纯净水探测到了超新星中微子。因为这个贡献,他在2002年得了诺贝尔物理学奖——这就是“来自16万光年之外的礼物”。
探测暗物质的实验,也发生了类似的意外。
寻找WIMP
在意大利格兰萨索国家实验室(Gran Sasso National Laboratory),有一个探测暗物质粒子的项目——XENON1T。这个实验室与日本神冈小柴昌俊当年的实验室很像,也是很深的地下井,也需要用到很纯的液体探测器。
只不过,日本神冈用的是纯净水,而意大利的XENON1T用的是纯度极高的液氙。氙(Xe)是一种惰性气体,一般被汽车改装者用做氙灯,氙灯可以亮瞎对面车道上的车主。这种惰性元素,是怎样用来探测神秘的暗物质粒子的?
需要强调的是,暗物质粒子的理论模型非常多,寻找暗物质粒子犹如在茫茫人海中找人。直到现在,我们甚至连暗物质的名字到底是什么都不知道。有的人说暗物质叫WIMP,有的人说暗物质叫Axion……公说公有理,婆说婆有理。
在众多暗物质理论模型中,有一种质量在1GeV~1000GeV量级(作为对比,我们知道质子的质量接近1GeV)的候选暗物质粒子格外受物理学家青睐,这个粒子就是弱相互作用大质量粒子(Weakly Interacting Massive Particle,简称WIMP)。
上海交通大学物理与天文学院博士后张佳骏告诉《环球科学》记者:“WIMP是一类流行的暗物质候选者。在宇宙热大爆炸模型中,随着早期炽热的宇宙逐渐膨胀并冷却,暗物质粒子与其他粒子解耦合并且长期稳定留存到今天。只要暗物质粒子具有相当于弱相互作用的反应截面,或者说它可以参与弱相互作用,并且它们还比较重(静质量大于1GeV),在广泛的质量范围内(从GeV直到TeV量级),都能自然地解释现在天文观测到的暗物质的密度。这就是WIMP得名的原因——参与弱相互作用并且质量大。而WIMP在热大爆炸宇宙模型中对于宇宙暗物质密度的成功解释就被俗称为WIMP奇迹。”
可以看出,WIMP肯定比质子重,因此如果要让它去撞一个原子核,假设这个被撞的原子核质量与WIMP差不多,那么就可能发生弹性碰撞,可以把被撞的原子核加速到很高的速度。这个被撞的原子核获得这些动能后可以运动起来,最后撞上别的物质而发光,科学家可以通过发出的光来推算WIMP的质量与其相互作用的截面。
在具体的操作中,有一部分科学家就选择了氙原子核作为被撞对象。氙是54号元素,实验选用的是半衰期最长的同位素——氙124。氙原子核与WIMP的质量是接近的,因此可以“关公战张飞”,而不是“关公战蚂蚁”,这看起来也许是一幕好戏。
当然在质量比较小的暗物质粒子的理论中,比如所谓的轴子(Axion)质量就在μeV-keV量级,这个就不能去撞氙原子核来做实验了,因为氙原子核对轴子来说太重了,轴子撞上去犹如“蚍蜉撼大树”。
液氙所要探测的,就是WIMP。
XENON1T的实验装置位于地下1400米深,内部有一个装有3.2吨液氙的巨形水槽。如果暗物质粒子WIMP存在,它的穿透能力极强,那么WIMP可以穿到地下与水槽中的氙原子核碰撞,这种碰撞会产生独特的发光信号,科学家希望捕捉到这一小概率事件。
液氙意外衰变
本来科学家认为,液氙是非常稳定的,它就好像守株待兔这个故事里的“株”静静等待暗物质粒子这个“兔”来撞击它。
但是,意外发生了。
最近,在XENON1T合作组的科学家发现,兔子没等到,株却变了。
在本周发表在《自然》杂志上的一篇论文中,XENON1T的研究人员宣布观察到氙124的放射性衰变。氙124变成了碲124,原子序数从54号元素变成了52号元素。
这事情是怎么发生呢?简单地说就是一个“电子俘获”过程。
电子俘获在白矮星与中子星形成过程中非常常见,因为强引力的作用,原子核会俘获电子,然后放出中微子。但是,在正常的环境下,如果没有强大的引力加持,那么原子核自发地俘获电子的概率很低——我们也可以用反证法来看这个事情,如果这个概率很高,那么我们人类就不会存在。人体的大部分是水,如果水分子里的氢原子核自发俘获核外电子,那么就会变成中子。水分子里的氧原子核如果自发俘获电子,那么就会变成在元素周期表上相邻的氮或者碳。我们人类就会被“中子化”或者“碳化”。
所以,自发俘获电子,对液氙的原子核来说,也只是小概率事件。氙124的半衰期为1.8x1022年。
不过,最近科学家发现了液氙原子核俘获电子后发生衰变的现象。
中微子性质之谜
XENON1T实验组的液氙一口气居然俘获了两个电子。
这事情就大了。
我们知道,原子核是带正电的,当它突然吸收两个电子以后,原子核内的质子与电子会结合形成中子。这个过程发生以后,学术界有两种看法。
第一种看法认为原子核既然吃进两个电子,它应该放出两个中微子。这叫做“双中微子双电子俘获”(2νECEC)。
另外一种看法认为,原子核吃了两个电子,但不会发出中微子,这叫做“无中微子双电子俘获”(0νECEC)。
其中第一个看法是支持粒子物理的标准模型的,而第二个看法则是违反粒子物理标准模型的,这说明中微子是马约拉纳粒子——也就是说中微子的反粒子就是它自己。
张佳骏说:“XENON1T实验组的条件还是比较有限的,他们虽然没有条件探测到中微子,但他们有很多光电倍增管,可以探测到这个过程中的X射线与俄歇电子激发的光信号。从光信号的能量分析来看,他们支持的是第一种看法,也就是说他们认为已经有中微子释放出去了。”
从物理图像上来看,只有当两个电子恰好在正确的时间同时紧靠原子核时,才会发生双电子俘获,这是“一种罕见的现象再乘以另一种罕见的现象,使它最后变得极端罕见”。从费曼图的角度来说,两个中微子双电子俘获是一个二阶弱相互作用过程,其概率极小,如果不是要大量的液氙,观测到这种现象的时间远超宇宙的年龄。
到目前为止,只有两种同位素氪78和钡130出现了2νECEC衰变的迹象。而这个液氙实验说明,氙原子核也可以发生2νECEC衰变。
张佳骏表示,这次事件能确认氙发生了2νECEC衰变,不过目前还不能排除中微子是马约拉纳粒子的可能性:“不管中微子是不是马约拉纳的,2vECEC都是可以发生的;但只有当中微子是马约拉纳粒子时,才有可能发生0vECEC。因此,只有等待更强大的探测技术出现,才有可能给出定论。”
这次实验是一个意外,因为液氙的实验本来不是为了探测中微子设计的,但在暗物质粒子WIMPS没被找到的情况下,却意外发现了液氙发生了2νECEC,这给大家一个启发:在实验中增加中微子的探测装置,这或许不但能检验中微子到底是不是马约拉纳粒子,还可能测量出中微子的绝对质量。
很多时候,做物理实验像守株待兔,兔子不一定会来……
比如几十年前,日本的小柴昌俊在日本神冈的一个废弃的地下矿井里,用3000吨纯净水和1000个直径20英寸的光电倍增管探测质子衰变的信号。他们努力了很久,但神冈实验没有找到质子衰变。等得时间越长,越能确定质子的寿命,最后确定质子的寿命大于1033年。
但是,守得云开见月明。1987年,16万光年之外的超新星爆发,小柴昌俊那几千吨纯净水探测到了超新星中微子。因为这个贡献,他在2002年得了诺贝尔物理学奖——这就是“来自16万光年之外的礼物”。
探测暗物质的实验,也发生了类似的意外。
寻找WIMP
在意大利格兰萨索国家实验室(Gran Sasso National Laboratory),有一个探测暗物质粒子的项目——XENON1T。这个实验室与日本神冈小柴昌俊当年的实验室很像,也是很深的地下井,也需要用到很纯的液体探测器。
只不过,日本神冈用的是纯净水,而意大利的XENON1T用的是纯度极高的液氙。氙(Xe)是一种惰性气体,一般被汽车改装者用做氙灯,氙灯可以亮瞎对面车道上的车主。这种惰性元素,是怎样用来探测神秘的暗物质粒子的?
需要强调的是,暗物质粒子的理论模型非常多,寻找暗物质粒子犹如在茫茫人海中找人。直到现在,我们甚至连暗物质的名字到底是什么都不知道。有的人说暗物质叫WIMP,有的人说暗物质叫Axion……公说公有理,婆说婆有理。
在众多暗物质理论模型中,有一种质量在1GeV~1000GeV量级(作为对比,我们知道质子的质量接近1GeV)的候选暗物质粒子格外受物理学家青睐,这个粒子就是弱相互作用大质量粒子(Weakly Interacting Massive Particle,简称WIMP)。
上海交通大学物理与天文学院博士后张佳骏告诉《环球科学》记者:“WIMP是一类流行的暗物质候选者。在宇宙热大爆炸模型中,随着早期炽热的宇宙逐渐膨胀并冷却,暗物质粒子与其他粒子解耦合并且长期稳定留存到今天。只要暗物质粒子具有相当于弱相互作用的反应截面,或者说它可以参与弱相互作用,并且它们还比较重(静质量大于1GeV),在广泛的质量范围内(从GeV直到TeV量级),都能自然地解释现在天文观测到的暗物质的密度。这就是WIMP得名的原因——参与弱相互作用并且质量大。而WIMP在热大爆炸宇宙模型中对于宇宙暗物质密度的成功解释就被俗称为WIMP奇迹。”
可以看出,WIMP肯定比质子重,因此如果要让它去撞一个原子核,假设这个被撞的原子核质量与WIMP差不多,那么就可能发生弹性碰撞,可以把被撞的原子核加速到很高的速度。这个被撞的原子核获得这些动能后可以运动起来,最后撞上别的物质而发光,科学家可以通过发出的光来推算WIMP的质量与其相互作用的截面。
在具体的操作中,有一部分科学家就选择了氙原子核作为被撞对象。氙是54号元素,实验选用的是半衰期最长的同位素——氙124。氙原子核与WIMP的质量是接近的,因此可以“关公战张飞”,而不是“关公战蚂蚁”,这看起来也许是一幕好戏。
当然在质量比较小的暗物质粒子的理论中,比如所谓的轴子(Axion)质量就在μeV-keV量级,这个就不能去撞氙原子核来做实验了,因为氙原子核对轴子来说太重了,轴子撞上去犹如“蚍蜉撼大树”。
液氙所要探测的,就是WIMP。
XENON1T的实验装置位于地下1400米深,内部有一个装有3.2吨液氙的巨形水槽。如果暗物质粒子WIMP存在,它的穿透能力极强,那么WIMP可以穿到地下与水槽中的氙原子核碰撞,这种碰撞会产生独特的发光信号,科学家希望捕捉到这一小概率事件。
液氙意外衰变
本来科学家认为,液氙是非常稳定的,它就好像守株待兔这个故事里的“株”静静等待暗物质粒子这个“兔”来撞击它。
但是,意外发生了。
最近,在XENON1T合作组的科学家发现,兔子没等到,株却变了。
在本周发表在《自然》杂志上的一篇论文中,XENON1T的研究人员宣布观察到氙124的放射性衰变。氙124变成了碲124,原子序数从54号元素变成了52号元素。
这事情是怎么发生呢?简单地说就是一个“电子俘获”过程。
电子俘获在白矮星与中子星形成过程中非常常见,因为强引力的作用,原子核会俘获电子,然后放出中微子。但是,在正常的环境下,如果没有强大的引力加持,那么原子核自发地俘获电子的概率很低——我们也可以用反证法来看这个事情,如果这个概率很高,那么我们人类就不会存在。人体的大部分是水,如果水分子里的氢原子核自发俘获核外电子,那么就会变成中子。水分子里的氧原子核如果自发俘获电子,那么就会变成在元素周期表上相邻的氮或者碳。我们人类就会被“中子化”或者“碳化”。
所以,自发俘获电子,对液氙的原子核来说,也只是小概率事件。氙124的半衰期为1.8x1022年。
不过,最近科学家发现了液氙原子核俘获电子后发生衰变的现象。
中微子性质之谜
XENON1T实验组的液氙一口气居然俘获了两个电子。
这事情就大了。
我们知道,原子核是带正电的,当它突然吸收两个电子以后,原子核内的质子与电子会结合形成中子。这个过程发生以后,学术界有两种看法。
第一种看法认为原子核既然吃进两个电子,它应该放出两个中微子。这叫做“双中微子双电子俘获”(2νECEC)。
另外一种看法认为,原子核吃了两个电子,但不会发出中微子,这叫做“无中微子双电子俘获”(0νECEC)。
其中第一个看法是支持粒子物理的标准模型的,而第二个看法则是违反粒子物理标准模型的,这说明中微子是马约拉纳粒子——也就是说中微子的反粒子就是它自己。
张佳骏说:“XENON1T实验组的条件还是比较有限的,他们虽然没有条件探测到中微子,但他们有很多光电倍增管,可以探测到这个过程中的X射线与俄歇电子激发的光信号。从光信号的能量分析来看,他们支持的是第一种看法,也就是说他们认为已经有中微子释放出去了。”
从物理图像上来看,只有当两个电子恰好在正确的时间同时紧靠原子核时,才会发生双电子俘获,这是“一种罕见的现象再乘以另一种罕见的现象,使它最后变得极端罕见”。从费曼图的角度来说,两个中微子双电子俘获是一个二阶弱相互作用过程,其概率极小,如果不是要大量的液氙,观测到这种现象的时间远超宇宙的年龄。
到目前为止,只有两种同位素氪78和钡130出现了2νECEC衰变的迹象。而这个液氙实验说明,氙原子核也可以发生2νECEC衰变。
张佳骏表示,这次事件能确认氙发生了2νECEC衰变,不过目前还不能排除中微子是马约拉纳粒子的可能性:“不管中微子是不是马约拉纳的,2vECEC都是可以发生的;但只有当中微子是马约拉纳粒子时,才有可能发生0vECEC。因此,只有等待更强大的探测技术出现,才有可能给出定论。”
这次实验是一个意外,因为液氙的实验本来不是为了探测中微子设计的,但在暗物质粒子WIMPS没被找到的情况下,却意外发现了液氙发生了2νECEC,这给大家一个启发:在实验中增加中微子的探测装置,这或许不但能检验中微子到底是不是马约拉纳粒子,还可能测量出中微子的绝对质量。
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