泛一葉橡皮艇，探微中子觀測室

不久前我們聊到最近科學家確認了地核的未知元素硅，而想去地心一游又如何可行呢？我們既沒有礦洞可以鑽入，也沒有複姓哆啦的好朋友的隨意門。

不過這次，我們得到參觀地心附近的一個機會，當然遠不到真正的地心那麼深。而我們的交通工具——就是一隻橡皮艇，還記得上次看海買的橡皮艇么，趕緊吹起來和我們一探究竟吧。

在地表深處，深山的隧道盡頭，南極的冰蓋之下、廢棄的礦井深處，物理學家踏破鐵鞋了尋找寧人難以捉摸的「幽靈粒子」——微中子(neutrino)。

自超新星、星系碰撞和大爆炸以來，大約有100萬億左右的幽靈粒子以光速的高速飛向我們，但是由於他們太小了，微乎其微的質量和中性的電荷使得我們用精密的儀器也難以捕獲和維持穩定的觀測條件。

為了探測它們的存在，世界範圍內的科學家深挖洞、廣積糧，在全球建立了不少巨大的地下觀測站，而在這些觀測站中移動，我們就要藉助皮划艇了。當然，這倒不是因為洞裡面有積水，而是……

在一個老牌科幻迷的眼中，這些美輪美奐的地下設施看起來就像是來自太空英雄Barbarella或者是閃電俠的科幻故事中。

對於像SNO, Borexino, 和Super Kamiokande這樣的微中子觀測室，簡直就是我們星球上的一大工程壯舉，而這些鮮為人知的實驗室一般建立在荒蕪偏遠地區的地底深處。為了避免包括宇宙射線在內的其它亞中子對觀測的干擾，這些實驗室通過將自己深埋在地底,保證只有那些微乎其微的--微中子--能夠穿透周圍的設施,進入到觀測室內部,這簡直就是用地球做濾網的過濾器啊！

而位於日本神崗的Super Kamiokande，則是其中最大的微中子探測實驗室，它建立在茂住鋅礦下1000米。不過在2010年投入使用的中國錦屏地下實驗室垂直岩石覆蓋可達2400米。

而進入實驗室之後，滿眼望去就是一個巨大的光探測整列，以及超過5000加侖的蒸餾水。簡直就像一個布滿暗器的陷阱，平常情況下實驗室內一片蕭殺，巨大的空間和周邊的滿牆的燈泡讓人彷彿沉浸在深海的巨大壓力之中，透不過氣來。而在特殊情況下，滿牆的13000個光電倍增管探測器(PMT"S)瞬間呈現一個幽靈般的環形光圈。

一旦某個不幸的微中子在水中與原子發生碰撞，就會產生一個電子，科學家就能夠通過設備追蹤碰撞產生的電子的軌道，從而計算和推導出這枚微中子的來源，是某個死去星球大坍縮、可怕的宇宙爆炸或是來自太陽。

這座實驗室建成於1996年，旨在研究太陽和他其中的微中子，研究質子衰變，以及觀測英荷西的超新星，在它爆炸的一刻絢爛的煙火將會短暫的閃耀整個星系，爆發出太陽之流的恆星一輩子才能釋放的能量。而在一個世紀內，我們所在的星系大約只會發生3-4次超新星爆發。

但是，20世紀60年代投入使用的這樣的微中子探測器只能觀測到標準太陽模型所發出的總體微中子的一半。1984年由華裔物理學家陳華生提出用重水來捕獲微中子能夠更為全面(一共有三種，分別the electron neutrino, the muon neutrino, and the tau neutrin)。而Super Kamiokande只能捕獲電子微中子(electron neutrino)，SNO實驗室能夠觀測到所有的微中子。這一思路引導的相關研究獲得了2015年的諾貝爾物理學獎。

而SNO實驗室則座落於時間上最深的幾大礦區之一的加拿大安大略薩德伯里礦區深處。這座實驗室大約是一個半徑6米的丙烯酸容器，裡面盛滿了11000頓重水，同時安裝了9600個廣電倍增管。

雖然在2006年該實驗被關閉，重新啟動之後被用於各種相關實驗，包括對暗物質的探測。SNOLAB大約在地下2000米的深處，也是也是「最乾淨的實驗室」之一。

Borexino要比SNO略小，是一個不鏽鋼結構的球體，安裝了2000個PMT，位於義大利，主要用於探測低能狀態的太陽微中子。在2010年該實驗是成功觀測到內核熔融層射出的反微中子。

雖然，物理學家目前還沒有找到微中子相關研究的實際應用價值，是宇宙災難的信號？還是解開其它深奧理論的鑰匙？但是玄而又玄的物理學已經非我輩所能理解之物。在等待答案的同時，能夠來到這地底深處的人工造物中走上一遭，體會著無心插柳般的奇怪藝術長廊，放舟蕩漾間，可否體會出蘇東坡泛舟赤壁的心境呢？

[鄰家乖蜀黍 via messynessychic]

惟江上之清風
與山間之明月
耳得之而為聲
目遇之而成色
取之無禁
用之不竭
是造物者之無盡藏也
而吾與蛋友之所共適