地下深处的超纯水\n在日本池野山地下1\n000\n米的地方，有一个看起来十分梦幻的场景。如此壮观的景象由1\n3000\n个看起来像橙色灯泡的装置组成，而装置下方，则是储量为\n5万吨的超纯水\n。\n从最初的洞井发展成今天的样子，日本政府为此耗费了2\n7\n年，花费资金已超过1\n00\n亿美元。超纯水是什么，日本为何要在地下开展如此庞大的实验项目，目的何在？\n1\n982\n年，\n东京大学宇宙射线研究所开始建设\n，1年后，竣工的研究所决定通过实验来探测质子衰变问题，而这也是基本粒子物理学最令人困惑的问题之一。\n要想探测质子衰变并不容易，研究所最初建立了一个高1\n6\n米，宽1\n5.\n6米的水箱，里面装有3\n000\n吨左右的纯水和大约1\n000\n个光电倍增管在表面。\n如此一来，研究人员可以通过光电倍增管的活动来探测太阳中微子的变化。探测器表现的十分出色，研究人员在1\n987\n年探测到了太阳中微子的相互作用，并首次直接证明\n太阳是中微子的来源\n。\n这一切为后来的“超级神冈”项目奠定了基础，到了1\n991\n年，日本政府批准了名为\n超级神冈\n的项目，总资金为1亿美元。由于该提案的外部探测器系统需要美国支持，为此美国能源部在1\n993\n年批准该项目的支持，并提供了\n3\n00\n万美元\n的资助。\n3年后，超级神冈开始运营，全新的装置和系统为这套探测器提供了超过原型机1\n5\n倍的探测能力，并在1\n998\n年成功证明中微子震荡。该项目也在后来不断翻新升级，直至成为今天这般模样。其中探测器部分主要由光电倍增管组成，而另一部分则由超纯水作为介质完成探测反应。\n超纯水有多纯粹？\n超纯水的制作十分困难，要求也是异常严格。简单来讲，这是世界上纯度最高的水，水体中不含任何有机和无机化合物，不能有任何污染。另外，超纯水的挥发性和非挥发性，反应性和惰性，亲水性和疏水性以及溶解气体均为处理的最高等级。\n我们可以透过几个例子来了解超纯水的要求有多严格，如果超纯水中存在颗粒，便会导致纳米级别的光刻工艺出现缺陷。细菌随时可能会在水中出现，因此超纯水需要时刻进行杀菌。\n在电子半导体行业中，超纯水一旦存在污染，超纯水中的金属和阴离子便会关闭生物工艺中的酶过程。由此腐蚀发电行业的设备，并导致半导体芯片和光伏电池中的电子元件短期或长期的故障。\n为了保存超纯水，超级神冈的水箱外壳由一个直径3\n9\n米，高4\n2\n米的圆柱形不锈钢水箱组成。水箱为自撑结构，另有混凝土回填在粗糙的墙面，用以抵消水箱在满水状态的水压。\n水箱最大能容积2\n0\n万吨超纯水，当中微子与水的电子相互作用时，超纯水中会出现一种带电粒子。该粒子在水中的移速比光速更快，带电粒子超越光速的运动会产生冲击波，这种冲击波便是切伦科夫辐射的光锥。\n然后，光锥便会被周围的光电倍增管拾取。它看起来很像灯泡，但它本身并不会发光。不过光电倍增管可以检测最微小的光的变化，并将其转为电流，如此一来，\n中微子的活动便可直接呈现出来\n。\n全新的观测机会\n如此庞大的项目自然需要人工维护，检修光电倍增管是一件很普通的事，但有了超纯水的存在，这件事就变得危险起来了。检修人员必须乘坐皮划艇在水面活动，尽管超纯水是十分纯粹的物质，但它仍然具备酸性和碱性的特质。\n如果人在这样的水中遭受浸泡，那么皮肤便会迅速角质化，然后被超纯水剥离。例如有一次一位物理学家在参与维护工作时不小心被超纯水浸湿，结果当他回到家中睡觉时才发现，自己头发的营养物质被全部吸走，头皮也出现了异常瘙痒。\n为此，这位物理学家花了半个小时去打理自己的头发。\n还有一次扳手事件发生在1\n995\n年，当时在给水箱灌装超纯水时有人不小心掉落了一把扳手。\n结果5年后，这把扳手只留下了一个轮廓印迹在水池中。要想进入这个巨大的探测装置中，工作人员必须穿戴防护服通过电梯吊舱下去，然后到达安全平台，最后\n使用皮划艇进行工作\n。\n整齐排列的光电倍增管透过电流活动监测到中微子的信号，至于为什么，这就涉及物理学中的基本粒子了。目前人类对中微子的了解并不够，可以说这是一种很神秘的粒子，如果能够彻底揭开中微子的秘密，人类或许可以推动现代物理学的进步。\n另一个问题在于，为什么宇宙是由物质组成而不是反物质。根据量子力学的研究，宇宙中的物质和反物质应该数量相当。但科学家通过类似的测量却发现，\n中微子与它们的反粒子行为方式存在较大差别\n。\n如今，中微子也被用来研究天体物理现象，比如超新星诞生，或者其他高强度的天体物理事件。而且，中微子自身不带正电，所以它们也不会被磁场偏转。\n除了超纯水的探测，天文望远镜也可以通过直接观测来进行信息补充。对于宇宙来讲，人类渴望探索的脚步永远也停不下来，透过多种方式的观测与记录，\n我们又向宇宙深处迈进了一点\n。\n举报/反馈","gnid":"9112e3e3ba1c1d258","img_data":[{"flag":2,"img":[]}],"original":0,"pat":"qgc,art_src_1,fts0,sts0","powerby":"pika","pub_time":1694554973000,"pure":"","rawurl":"http://zm.news.so.com/7916db94ecd32fe34b069efaf3549c10","redirect":0,"rptid":"47e97472562a1d52","rss_ext":[],"s":"t","src":"答案在这儿","tag":[{"clk":"kscience_1:探测器","k":"探测器","u":""},{"clk":"kscience_1:日本","k":"日本","u":""}],"title":"日本在地下1000米深处，存储了5万吨超纯水，究竟有何目的呢？
空奋邰4491一个长10米,宽4米,高2米的水箱装满水.请问水对底部和侧面的压力是多少? -
莘芝以15245754860 ______ 压强和长宽没有关系,主要是高度,压力的大小取决于压强和受压面积.你需要的答案是底部80t、长侧面20t、宽侧面8t.
空奋邰4491长5.8米,宽5.8米.高2米的水箱,水箱体的压力有多大 -
莘芝以15245754860 ______ 5.8*5.8*2=67.28立方米*1000KG/立方米=67280KG*g9.8=659344N.这就是箱体底板承受的压力.侧面的压力计算比较复杂.而且侧面的压力上下是不一样的.
空奋邰4491水箱 水压 高度 -
莘芝以15245754860 ______ 方案可行,不过你也只能大概的判断有多少水,可以买一个100的压力表(表盘直径100mm),量程为0~0.1MPa,这样就可以啦.
空奋邰4491高度、容量与水压的关系我的水箱高度是3米,容量是1立方米水,也即一吨吧,请问水压计算公式是怎么计的?结果单位是帕. -
莘芝以15245754860 ______[答案] P=gX密度X高度=9.8牛/千克X1000千克/立方米X3米=29400牛/平方米=29400帕
空奋邰4491全自动滚桶洗衣机要水压吗?我用的是水箱的水,水箱2米高 -
莘芝以15245754860 ______ 洗衣机不在乎水压啊.水压低、龙头出水量小,无非就是洗衣机上水时间长,洗得慢一下,不影响使用啊.
空奋邰4491我家的储水箱很低,才2米高,水压很低,能用什么热水器?煤气的还是电的? -
莘芝以15245754860 ______ 那就用储水式电热水器,这种热水器是储水式,对压力要求不大,可以用.
空奋邰4491千斤压力于2平方米高2米水箱能把截面0.1平方米水管的水压多高.是不是压力越大流速越快.冲击力越大 -
莘芝以15245754860 ______[答案] 4*10^5-2*10^5=pgh=10^3*10*h h=20m 即总高是20m,每层高:20/(7-1)=10/3米.3.3米 10/3米
空奋邰4491直径为2M,高度为5M的水箱,在底部打个孔,孔直径50MM,出水压力是多少? -
莘芝以15245754860 ______ 用公斤压力回答:1公斤压力=760mm汞柱=10m水柱.因此,大约0.5公斤压力. 用计算公式:P=ρgH 其中P为压强,ρ为液体比重,g为重力加速度,H为液体高度 F=PS 其中F为压力,S为面积 F=PS=ρghS=1000*10*5*3.14*0.025*0.025=98.125N
空奋邰4491水压的计算?和哪些因素有关?比如两个水箱 一个是: 高1米,宽1米,长1米 另一个是: 高1米,宽2米,长2米 放一起装满水,其他条件都一样,用个管... -
莘芝以15245754860 ______[答案] 会一样.因为水压表测的是水压强,水压强只与水深有关,而与水体积无关. 压强:p = ρgh 对于水,密度与g都为常数,压强p仅随水深变化(与水深成正比)
空奋邰4491如何提高即热水龙头的水压问题.急!!急!!急!!! -
莘芝以15245754860 ______ 即热水龙头是靠水压来驱动电源开或者关的,水压过低是不能用的,但是不同的产品在设计的时候所考虑的应用环境不同,而设计的低水压开关,在很低的水压呀就能工作,0.02MP就可以了,也就是相当于2米高的水箱,在这方面北京火日子的做的比较好,考虑到农村自供水环境,水压低可以用的.你要是也是自供水系统的可以将水箱的位置放高,一般4米就够用了,要是自来水的水压低了,就卖个增压泵吧200-300元也就是自吸泵,设置好需要的压力后自动工作,不需要管的.啥都解决了,按装在你家的进水口上就行了,插上电水压不够时自动启动,够了就自动断开.