中微子模型
中微子是组成自然界的最基本的粒子之一，常用符号ν表示。中微子不带电，自旋为1/2，质量非常轻（小于电子的百万分之一），以接近光速运动。中微子个头小，可自由穿过地球，几乎不与任何物质发生作用，号称宇宙间的“隐身人”。科学家观测它颇费周折，从预言它的存在到发现它，用了十多年的时间。虽然中微子非常小，但是其研究价值却非常巨大。要说中微子，就不得不提它的“老大哥”——原子基本组成之一的中子。中子在衰变成质子和电子（β衰变）时，能量会出现亏损。物理学上著名的哥本哈根学派鼻祖尼尔斯·玻尔据此认为，β衰变过程中能量守恒定律失效。1931年春，国际核物理会议在罗马召开，当时世界最顶尖的核物理学家汇聚一堂，其中有海森堡、泡利、居里夫人等。泡利在会上提出，β衰变过程中能量守恒定律仍然是正确的，能量亏损的原因是因为中子作为一种大质量的中性粒子在衰变过程中变成了质子、电子和一种质量小的中性粒子，正是这种小质量粒子将能量带走了。泡利预言的这个窃走能量的“小偷”就是中微子。粒子物理的研究结果表明，构成物质世界的最基本的粒子有十二种，包括六种夸克（上、下、奇异、粲、底、顶），三种带电轻子（电子、缪子和陶子）和三种中微子（电子中微子，缪中微子和陶中微子）。中微子是1930年德国物理学家泡利为了解释β衰变中能量似乎不守恒而提出的，20世纪50年代才被实验观测到。中微子只参与非常微弱的弱相互作用，具有最强的穿透力。
穿越地球直径那么厚的物质，在100亿个中微子中只有一个会与物质发生反应，因此中微子的检测非常困难。正因为如此，在所有的基本粒子中，人们对中微子了解最晚，也最少。实际上，大多数粒子物理和核物理过程都伴随着中微子的产生，例如核反应堆发电（核裂变）、太阳发光（核聚变）、天然放射性（β衰变）、超新星爆发、宇宙射线等等。宇宙中充斥着大量的中微子，大部分为宇宙大爆炸的残留，大约为每立方厘米100个。1998年，日本超级神岗实验以确凿的证据发现了中微子振荡现象，即一种中微子能够转换为另一种中微子。这间接证明了中微子具有微小的质量。此后，这一结果得到了许多实验的证实。中微子振荡尚未完全研究清楚，它不仅在微观世界最基本的规律中起着重要作用，而且与宇宙的起源与演化有关，例如宇宙中物质与反物质的不对称很有可能是由中微子造成。由于探测技术的提高，人们可以观测到来自天体的中微子，导致了一种新的天文观测手段的产生。美国正在南极洲冰层中建造一个大的中微子天文望远镜——冰立方。法国、意大利、俄罗斯也分别在地中海和贝加尔湖中建造中微子天文望远镜。KamLAND观测到了来自地心的中微子，可以用来研究地球构造。中微子在物理学当中充当着神秘的角色。中微子是当前粒子物理、天体物理、宇宙学、地球物理的交叉前沿学科，本身性质也有大量谜团尚未解开。首先它的质量尚未直接测到，大小未知；其次，它的反粒子是它自己还是另外一种粒子；第三，中微子振荡还有两个参数未测到，而这两个参数很可能与宇宙中反物质缺失之谜有关；第四，它有没有磁矩；等等。因此，中微子成了粒子物理、天体物理、宇宙学、地球物理的交叉与热点学科。在中微子研究这一领域，大部分成绩均为日本和美国取得。1942年，我国科学家王淦昌提出利用轨道电子俘获检测中微子的可行方案，美国人艾伦成功地用这种方法证明了中微子的存在。20世纪80年代，中国原子能科学研究院进行了中微子静止质量的测量，证明电子反中微子的静止质量在30电子伏特以下。中微子振荡研究的下一步发展，首先必须利用核反应堆精确测量中微子混合角theta13。位于中国深圳的大亚湾核电站具有得天独厚的地理条件，是世界上进行这一测量的最佳地点。由中国科学院高能物理研究所领导的大亚湾反应堆中微子实验于2006年正式启动，联合了国内十多家研究所和大学，美国十多家国家实验室和大学，以及香港、中国台湾、俄罗斯、捷克的研究机构。实验总投资约3亿元人民币，预期2010年建成。它的建成运行将使中国在中微子研究中占据重要的国际地位。中微子具有质量，这是很早就提出过的物理概念。但是人类对于中微子的性质的研究还是非常有限的。我们至今不能非常确定地知道：几种中微子是同一种实物粒子的不同表现，还是不同性质的几种物质粒子，或者是同一种粒子组成的差别相当微小的具有不同质量的粒子。我们相信，随着人类认识的深化，科学技术的发展，中微子之谜终究是会被攻破的。
伽玛射线强烈的穿透力
在物理学中，伽玛射线被称为“杀手射线”，它具有强烈的穿透能力，是任何一种射线所无法相比的。原子弹对生命的超强杀伤力大多来自伽玛射线。它能在很快的速度下穿透人体，并且杀死细胞。那么，伽玛射线如此强大的穿透力是从何而来的呢？伴随着物理学家的研究，这个谜题逐渐被解开。
伽玛射线的强穿透力伽玛射线
伽玛γ射线，又称γ粒子流。它是波长短于0.2埃的电磁波。首先由法国科学家P.V.维拉德发现，是继α、β射线后发现的第三种原子核射线。γ（伽玛）射线是因核能级间的跃迁而产生，原子核衰变和核反应均可产生γ射线。γ射线具有比X射线还要强的穿透能力。当γ射线通过物质并与原子相互作用时会产生光电效应、康普顿效应和正负电子对三种效应。原子核释放出的γ光子与核外电子相碰时，会把全部能量交给电子，使电子电离成为光电子，此即光电效应。由于核外电子壳层出现空位，将产生内层电子的跃迁并发射X射线标识谱。高能γ光子（＞2兆电子伏特）的光电效应较弱。γ光子的能量较高时，除上述光电效应外，还可能与核外电子发生弹性碰撞，γ光子的能量和运动方向均有改变，从而产生康普顿效应。当γ光子的能量大于电子静质量的两倍时，由于受原子核的作用而转变成正负电子对，此效应随γ光子能量的增高而增强。γ光子不带电，故不能用磁偏转法测出其能量，通常利用γ光子造成的上述次级效应间接求出，例如通过测量光电子或正负电子对的能量推算出来。此外还可用γ谱仪（利用晶体对γ射线的衍射）直接测量γ光子的能量。由荧光晶体、光电倍增管和电子仪器组成的闪烁计数器是探测γ射线强度的常用仪器。通过对γ射线谱的研究可了解核的能级结构。γ射线有很强的穿透力，工业中可用来探伤或流水线的自动控制。γ射线对细胞有杀伤力，医疗上用来治疗肿瘤。γ射线是一种强电磁波，它的波长比X射线还要短，一般波长＜0.001纳米。在原子核反应中，当原子核发生α、β衰变后，往往衰变到某个激发态，处于激发态的原子核仍是不稳定的，并且会通过释放一系列能量使其跃迁到稳定的状态，而这些能量的释放是通过射线辐射来实现的，这种射线就是γ射线。γ射线具有极强的穿透本领。人体受到γ射线照射时，γ射线可以进入到人体的内部，并与体内细胞发生电离作用，电离产生的离子能侵蚀复杂的有机分子，如蛋白质、核酸和酶，它们都是构成活细胞组织的主要成分，一旦它们遭到破坏，就会导致人体内的正常化学过程受到干扰，严重的可以使细胞死亡。一般来说，核爆炸（比如原子弹、氢弹的爆炸）的杀伤力量由四个因素构成：冲击波、光辐射、放射性沾染和贯穿辐射。其中贯穿辐射则主要由强γ射线和中子流组成。由此可见，核爆炸本身就是一个γ射线光源。通过结构的巧妙设计，可以缩小核爆炸的其他硬杀伤因素，使爆炸的能量主要以γ射线的形式释放，并尽可能地延长γ射线的作用时间（可以为普通核爆炸的三倍），这种核弹就是γ射线弹。与其他核武器相比，γ射线的威力主要表现在以下两个方面：一是γ射线的能量大。由于γ射线的波长非常短，频率高，因此具有非常大的能量。高能量的γ射线对人体的破坏作用相当大，当人体受到γ射线的辐射剂量达到200~600雷姆时，人体造血器官如骨髓将遭到损坏，白血球严重地减少，内出血、头发脱落，在两个月内死亡的概率为0％~80％；当辐射剂量为600~1000雷姆时，在两个月内死亡的概率为80％~100％；当辐射剂量为1000~1500雷姆时，人体肠胃系统将遭破坏，发生腹泻、发烧、内分泌失调，在两周内死亡概率几乎为100％；当辐射剂量为5000雷姆以上时，可导致中枢神经系统受到破坏，发生痉挛、震颤、失调、嗜眠，在两天内死亡的概率为100％。二是γ射线的穿透本领极强。γ射线是一种杀人武器，它比中子弹的威力大得多。中子弹是以中子流作为攻击的手段，但是中子的产额较少，只占核爆炸放出能量的很小一部分，所以杀伤范围只有500~700米，一般作为战术武器来使用。γ射线的杀伤范围，据说为方圆100万平方公里，这相当于以阿尔卑斯山为中心的整个南欧。因此，它是一种极具威慑力的战略武器。γ射线弹除杀伤力大外，还有两个突出的特点：一是γ射线弹无需炸药引爆。一般的核弹都装有高爆炸药和雷管，所以贮存时易发生事故。而γ射线弹则没有引爆炸药，所以平时贮存安全得多。二是γ射线弹没有爆炸效应。进行这种核试验不易被测量到，即使在敌方上空爆炸也不易被觉察。因此γ射线弹是很难防御的，正如美国国防部长科恩在接受德国《世界报》的采访时说，“这种武器是无声的、具有瞬时效应。”可见，一旦这个“悄无声息”的杀手闯入战场，将成为影响战场格局的重要因素。
地磁场如何影响人体？
很多动物能够感受到地球地磁场，并且能够利用地磁场来辨别方向。如鸽子和蚂蚁。可是地磁场对人体有影响吗？这个问题却困扰人们至今，因为没有人能够像鸽子和蚂蚁那样清晰地感受到电磁场的存在，更不能借助它来辨别方向。但是科学家却发现地磁场对人体产生影响的一些事例：磁场可以改变人的情绪，可以对人体功能产生影响，还能治愈人的疾病。只是人类发展进化到一定阶段，已经感受不到磁场的存在了。科学家们的解释可信吗？磁场究竟又是通过何种方式影响人体的呢？到目前这仍然是一个谜。
