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12.验证时间变慢:穿过大气层的中微子流

运动中的钟表会变慢这一结论,是否会让你觉得这与我们的现实生活格格不入呢?我们现在以自然界存在的现象来说明这个观点。

狭义相对论与生活常识

对于运动中的钟表时间会变慢这一现象,我想,一定有许多人明白了它的道理,却觉得这与我们的日常生活中的现象并不符合吧!不过,这个结论是经历无数个实验后,被精确地证实了的。

无论通过怎样巧妙地建构而成的理论,如果不经受实验的洗礼,就一定不能成为正规的理论。

狭义相对论的预言,乍看之下让人觉得与我们的常识相差甚远,但是它的的确确是通过了层层试验的考验的。现在,我就来举一个自然界实际发生过的时间变慢的例子吧!

中微子的寿命延长了

在宇宙空间里,存在着多种多样的种类相同的称为宇宙射线的原子核,它们在宇宙中盘旋飞翔着。

其中那些冲向地球并进入大气层的原子核,在和大气层中的原子相撞后,会产生名叫中微子的基本粒子。如果这个中微子处于静止状态的话,会在一百万分之一秒这么短的时间内毁坏,并变成其他的粒子。

假如时间没有变慢,即使以光的速度,也只能走数百公尺,是绝对无法走完这么长的距离的。

按照这样的推断,在数十千米高的上层所产生的中微子,是来不及及时到达地面的。然而,中微子的存在是在我们地面上测得的。这是因为中微子以接近光速的速度运动着,因此就我们在地面上的观测结果来说,它的寿命是大大地延长了。

冲进大气层的宇宙线原子核

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什么是宇宙射线 宇宙射线是来自于宇宙中的一种蕴涵着相当大能量的带电粒子流,主要由质子、氦核、铁核等裸原子核组成的高能粒子流,也含有中性的伽马射线和能穿过地球的中微子流。它们在星系际、银河和太阳磁场中得到加速和调制,其中一些最终穿过大气层到达地球。1912年,德国科学家韦克多·汉斯在空气电离度的实验中发现,电离室内的电流会随海拔升高而变大,从而认定电流是来自地球以外的一种穿透性极强的射线所产生的,即“宇宙射线”。 KZNdYn9Mmo+NPINw7gZdMBMHTG7eErw7ZOwKNS1pcMDpk+bI5mtcqU4YbtZ+V07i

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