历史上八个著名的中微子实验盘点(6)

　　5、IMB探测器

　　本图所示，一名潜水员在美国俄亥俄州的IMB探测器（the Irvine-Michigan-Brookhaven detector）中游泳。这个探测器建造于上世纪80年代初，本来用于探测质子是否衰变，反而帮助科学家发现了大气中微子的振荡。

　　上世纪80年代，科学家被一个与中微子无关的问题所困扰。一些理论家认为，被公认为稳定的粒子--质子应该可以衰变成更轻的亚原子粒子。如果这一说法正确，那么这将是物理学家长期以来梦寐以求的结果，从而可以形成一个统一的理论，将电磁作用力、强作用力和弱作用力理论融合在一起。如果质子会衰变，这将会对地球上的生命造成很大的麻烦，人体内的原子可能混乱地转变成其他元素。因此，理论家认为，质子可能会衰变，但速度极为缓慢，时间表甚至比宇宙年龄的20个数量级还要长。

　　为了验证这一结论，科学家们在一个盛满水的大容器中监测质子的数量。为了保证实验不受干扰，实验环境必须建设于地下。闯入大气层的宇宙射线也可能会产生中微子，这些中微子可能会进入地下。由于穿过探测器的中微子看起来非常像一个衰变的质子，因此研究人员需要弄清楚他们可能会看到多少中微子。在测量过程中，科学家们发现了非常怪异的现象。来自实验环境以上的中微子要远远多于下部抵达的中微子，比例大约是2：1。历经10年的困扰，科学家们终于发现，中微子在飞行过程中，来自地底的中微子有时间转变成不同类型的中微子，由于实验设备只对一种中微子敏感，因此就错过了发生变异的其他中微子。这一发现证明了中微子在长距离飞行过程中会发生性质的转变。