在極早期宇宙的誕生時(shí)刻產(chǎn)生了中微子，作為亞原子粒子的高能中粒子以幾近光速穿越了太空的一切物體，包括地球行星和人們的身體。中微子很少與其它物質(zhì)發(fā)生相互作用，絕大多數(shù)中微子誕生于宇宙的起源時(shí)期或大約140億年之前。通過(guò)恒星內(nèi)部的核聚變反應(yīng)持續(xù)地產(chǎn)生了大量的中微子，從人類(lèi)建造的核反應(yīng)堆和在以科學(xué)實(shí)驗(yàn)為目的建造的粒子加速器中不斷產(chǎn)生的中微子只占整體數(shù)量的極少部分。

鬼魅般的中粒子是物理學(xué)家重點(diǎn)關(guān)注的對(duì)象，他們對(duì)中微子物理學(xué)產(chǎn)生了強(qiáng)烈的興趣，中微子在“最大的科學(xué)”——宇宙如何產(chǎn)生的問(wèn)題上扮演了關(guān)鍵角色。物質(zhì)和反物質(zhì)粒子在宇宙大爆炸的初期產(chǎn)生了湮滅反應(yīng)，只有少量的物質(zhì)粒子遺留下來(lái)，剩余的少量物質(zhì)粒子逐漸地聚合為原子和分子，不同元素的原子組成了化合物。最小物質(zhì)單位的分子聚集成物質(zhì)團(tuán)塊，氫氣體云團(tuán)聚合為恒星和星系，大質(zhì)量恒星演變成了中子星和黑洞。至少在一顆行星上或在地球上誕生了生命和智慧生命的人類(lèi)。

弗吉尼亞大學(xué)高能物理實(shí)驗(yàn)室的物理學(xué)家進(jìn)行了一項(xiàng)有關(guān)中微子性質(zhì)的深度實(shí)驗(yàn)（NOVA），實(shí)驗(yàn)地點(diǎn)是伊利諾伊州的費(fèi)米實(shí)驗(yàn)室，中微子科學(xué)實(shí)驗(yàn)的目的是回答宇宙物質(zhì)如何產(chǎn)生和為什么這樣產(chǎn)生的原因。實(shí)驗(yàn)團(tuán)隊(duì)完成了關(guān)鍵實(shí)驗(yàn)裝置的組裝，實(shí)驗(yàn)成果將會(huì)幫助科學(xué)家解決一系列有關(guān)宇宙結(jié)構(gòu)和神秘的宇宙暗能量問(wèn)題。天體物理學(xué)家推測(cè)，暗能量占到了整個(gè)宇宙成分的大約68%，超級(jí)作用力的暗能量最終決定了宇宙的未來(lái)命運(yùn)。

弗吉尼亞大學(xué)的物理學(xué)教授克雷格·杜克斯負(fù)責(zé)NOVA項(xiàng)目的組織管理，2004年啟動(dòng)了這一項(xiàng)目，從2008年開(kāi)始，科學(xué)團(tuán)隊(duì)為實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目研制了儀器和設(shè)備，他們渴望通過(guò)實(shí)驗(yàn)回答宇宙學(xué)的基本問(wèn)題，即：一切物體是如何誕生的？其中有哪些主要的物理機(jī)制？它們是極難回答的基礎(chǔ)性科學(xué)問(wèn)題，我們的宇宙處于十分活躍的狀態(tài)，天體的誕生和演變似乎在無(wú)休無(wú)止地進(jìn)行。

杜克斯教授和博士后研究員、研究生、本科生組成了一支科研團(tuán)隊(duì)，美國(guó)能源部提供了250萬(wàn)美元的經(jīng)費(fèi)支持，科學(xué)團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)和研制了一套動(dòng)力裝置，用以驅(qū)動(dòng)14,000噸重、造價(jià)2.8億美元的粒子加速器。實(shí)驗(yàn)裝置是受托科研項(xiàng)目的一部分，更大的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目由兩個(gè)大型的粒子加速器組成，一臺(tái)加速器設(shè)在費(fèi)爾米實(shí)驗(yàn)室，也被稱(chēng)為近探測(cè)器，一臺(tái)加速器被稱(chēng)為遠(yuǎn)探測(cè)器，設(shè)在502英里以外明尼蘇達(dá)州的阿什河畔。通過(guò)加速器發(fā)送中微子，在傳輸過(guò)程中檢測(cè)中微子形態(tài)的變化，了解中微子和物質(zhì)發(fā)生的罕見(jiàn)相互作用。

通過(guò)對(duì)中微子和反中微子性質(zhì)檢測(cè)，科學(xué)團(tuán)隊(duì)希望發(fā)現(xiàn)物質(zhì)和反物質(zhì)粒子的數(shù)量不對(duì)稱(chēng)性線索，在正反物質(zhì)數(shù)量不對(duì)稱(chēng)的黑暗領(lǐng)域投射一道曙光。在宇宙誕生的極早期，物質(zhì)和反物質(zhì)產(chǎn)生了微妙的不平衡，剩余的少量物質(zhì)逐漸演變成今日可觀測(cè)的宇宙。未來(lái)六年，費(fèi)米實(shí)驗(yàn)室每秒將會(huì)發(fā)送數(shù)以?xún)|計(jì)的中微子，通過(guò)兩個(gè)加速器發(fā)射的中微子束，科學(xué)家期待收獲很少的中微子與其它物質(zhì)粒子相互作用的信息。

科學(xué)團(tuán)隊(duì)期待從實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)中得到更多有關(guān)中微子從一種形態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N形態(tài)的信息，中微子在傳輸途中為何發(fā)生了轉(zhuǎn)變？轉(zhuǎn)變是怎樣發(fā)生的？科學(xué)團(tuán)隊(duì)十分關(guān)注三種類(lèi)型或三種“風(fēng)味”的中微子，它們分別是繆子、電子和陶子中微子，中微子在傳輸過(guò)程中實(shí)現(xiàn)了三種不同“風(fēng)味”之間的轉(zhuǎn)換。NOVA項(xiàng)目被特別地設(shè)計(jì)成繆子中微子轉(zhuǎn)換為電子中微子的情形。

科學(xué)團(tuán)隊(duì)將在未來(lái)的六年將進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn)，他們使用了高性能計(jì)算機(jī)，對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行了收集和整理，其中的數(shù)據(jù)包括了中微子與其它物質(zhì)粒子的相互作用?？茖W(xué)團(tuán)隊(duì)的實(shí)驗(yàn)成果在很長(zhǎng)的時(shí)間和很大的程度上將會(huì)持續(xù)地影響到粒子和天體物理學(xué)的領(lǐng)域，加深人們對(duì)宇宙起源謎題的認(rèn)識(shí)。實(shí)驗(yàn)成果可能證實(shí)中微子和反中微子從一種類(lèi)型轉(zhuǎn)變成另一種類(lèi)型，但中微子和反中微子的兩種過(guò)程可能出現(xiàn)不同的特征，在早期的宇宙誕生過(guò)程中發(fā)生了怎樣的情形？他們希望能了解其中的奧秘。

（科學(xué)家推測(cè)，在宇宙誕生的時(shí)刻出現(xiàn)了微小的不平衡，物質(zhì)粒子稍多于反物質(zhì)粒子，微小數(shù)量的失衡產(chǎn)生了“剩余物質(zhì)”，多余的物質(zhì)最終組成了今日的宇宙結(jié)構(gòu)。人類(lèi)誕生在宜居的地球家園，宇宙的“剩余物質(zhì)”是宇宙存在和生命形成的物質(zhì)基礎(chǔ)。文化和人類(lèi)歷史是社會(huì)的產(chǎn)物，人類(lèi)是自然的產(chǎn)物。自然科學(xué)從人類(lèi)的自然活動(dòng)中產(chǎn)生，社會(huì)科學(xué)從人類(lèi)的社會(huì)活動(dòng)中產(chǎn)生。

工程學(xué)是自然科學(xué)與社會(huì)科學(xué)相結(jié)合的產(chǎn)物，工程學(xué)屬于自然科學(xué)，藝術(shù)學(xué)屬于社會(huì)科學(xué)。一代一代的人離世，一代一代的人入世，過(guò)去的人和事不可挽回，未來(lái)的科學(xué)和文化不可阻擋，新陳代謝是生命活動(dòng)的基本規(guī)律，每一代人的生命有限，無(wú)數(shù)代人的生命無(wú)限，生老病死是人生的常態(tài)，“存在與虛無(wú)”是生命代謝和演化的法則。從對(duì)自然現(xiàn)象的思考產(chǎn)生了對(duì)自然規(guī)律的探求。健康、崇高和美的生活追求包含了人們對(duì)科學(xué)和理性的述求。）

（編譯：2015-2-9 ）