地下1000米存储5万吨超纯水,日本这么做,只为寻找宇宙幽灵

2023-12-13 03:40:3405:41 6917
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2011年日本东北海域经历级特大地震,造成福岛第一核电站灾难性核泄漏,其严重级别和当年的切尔诺贝利事件相同。

为了尽快冷却核电站,日本引入了向核电站内引入了大量海水,降温后的海水携带了大量放射性物质非常棘手,于是日本政府不顾各国反对,决定就近排入太平洋。

今年8月初,日本东京电力公司放出消息称,核废水的排放工程即将开工,预计在明年开春就可以正式向太平洋排放污水,当人们为此而愤怒时,日本早已在地下1000米处储存了5万吨的超纯水。

日本作为一个四面环海的岛国国家,海洋对于日本的重要性自然不言而喻。它能够如此肆无忌惮的污染海洋,难道是因为早有准备吗?

超纯水,顾名思义很多人会想到“更加纯净的水”,从一定角度来看,这样的理解不能说是错误的,超纯水的确可以算纯净水的加强版本,加强到什么地步呢?

这种水除了水分子以外,几乎不存在其他任何的杂质和微量元素矿物质,它的英文名为Ultrapure water,所以一般也称为up水。

对于超纯水的定义,人们给了准确的测量标准,即在25℃的水温下保持18MΩ*cm的电阻率.因其超低的电阻率和无杂质的特征,超纯水活跃在各个精细化领域,比如医药,化学和电子等产业。

从理论上来说,超纯水是可以喝的,喝起来可能有股微甜的感觉。它归根结底还是水,之所以从“理论”推断,是因为超纯水的制造非常不容易,似乎还没有哪个人把超纯水当作饮用水喝。

另一方面,超纯水经过净化之后,其中的微量元素都没有了,如果长期饮用超纯水,很可能会导致身体的微量元素缺乏的情况。

超纯水最初出现于美国,是当时的科学家为了制备更精密的材料而研制的。制作超纯水的工艺十分复杂,需要经过多重过滤、离子交换、超滤等一系列工序才能制作完成,那么日本储备这么多超纯水到底为了做什么?

从上世纪五十年代起,日本东京大学就开展了一项关于中微子的研究项目,这就是日本更为著名的“超级神冈探测器”。

它位于日本神冈町茂矿山下1000米深的位置,主要部分是一个直径39.3米,高41.1米的容器。其中有一万多个光电倍增管,和一个个被分割的水箱,上世纪九十年代,为了提高探测精度,日本投资了近一亿美元向水箱中投放了5万吨超纯水。

超纯水和超级神冈探测器的存在都只有一个共同的目的:探测中微子。

在地球上,每秒钟都有10万亿个中微子直接穿过人体,但我们不会有任何感觉。

中微子是组成物质的基本粒子之一,它的质量非常小,并且呈电中性,因此不参与电磁相互作用力,只有引力会对它施加相互作用,但作用的距离非常短。

这使得它穿过其他物体时几乎不会受到什么阻碍,因此哪怕光在水中的速度只有真空的75%,中微子也依然可以保持接近光速的飞行水平,它就像宇宙间的幽灵,因此学界对中微子非常感兴趣。

1987年,科学见证了16万光年外大麦哲伦星云中的超新星爆发事件,日本和美国的探测器抽此探测到太阳系以外的天体产生的中微子,彼时物理学界提出理论,认为中微子具有可以互相转化的三种类型。

1998年,超级神冈探测器利用超纯水首次证实了这种猜想,2002年又通过探测器证实了中微子振荡,并因此获得了当年的诺贝尔物理学奖。

除过中微子自身幽灵般的性质外,它在人类的应用领域也大有可为。

能源一直是人类生存所面临的重要问题之一,开发新能源是当下迫在眉睫的事情。地球上每秒大约有100亿个中微子穿过,假如能将中微子转换成可利用的能源,这将是一项重大的突破。

爱因斯坦的相对论表明,一切有质量的物体都有能量,中微子虽然小,但也过去的研究也证明它具备质量和能量,实验显示,通过特殊的涂层材料,比如中微子能量膜。可以使中微子内部的能量发生转化,使中微子的原子核发生震动,让电子移动形成电流。

中微子源于地外,且数量巨大,在能源方面有很大的优势,一旦研制成功,不仅能提供海量的电力能源,还可以淘汰电力传输线和电线杆等设备。

除此之外,中微子在武器和通信方面也蕴藏着巨大的潜力,目前距离发现中微子也才仅仅过了半个世纪,相信在未来我们能够在不断地摸索和实验中,将中微子的巨大潜力变成可供人类使用的资源。

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