中微子极强穿透力，需要五光年铅板才能挡住，若是用一公里的中子态物质是否能够挡住？为什么？

没有听说用5光年铅板就能够挡住中微子这一说。能不能挡住中微子，不在于用铅板还是水泥板，也不在于厚不厚，而是在于“中微子”有没有兴趣与你玩，或者说你有没有这个本事拉住他。

据时空通讯理解，通俗的说，中微子有三个明显的特点：

这三个明显特点就是小、孤、快。

小，就是中微子非常小，小到比光子可能大一点点，比电子小百万倍，也就是小6个数量级。一般认为电子直径在10^-15m，中微子约为10^-21m。因此它可以通过任何我们认知的最小缝隙；

孤，就是中微子很是孤傲，从来我行我素，几乎正眼也不瞧任何物质，因此从来不受任何物质羁绊，穿越其中视若无物。别看铅板密度很大，用高倍电子显微镜一看空着呢，足够若干中微子排成横队穿越了。

其三，速度非常快，几乎达到光速。曾经有一段时间科学家们认为，中微子速度超过光速，整个物理学理论都要改写，后来发现是弄错了，是实验设备电缆线接头故障导致，由此Opera的实验室中心主任引咎辞职。

由于这三个特点，中微子就不但被称为“宇宙隐身人”，还被称为“鬼微子”。

中微子的发现。

上世纪二十年代，科学家们在对放射性研究过程中，发现在量子世界，能量的发射和吸收是不连续的规律。但物质在β衰变过程中释放出电子组成的β射线能谱却是连续的，而且电子只带走了总能量一部分，还有一部分却失踪了。量子力学哥本哈根派领袖尼尔斯·波尔把这种奇怪现象定为：β衰变中的能量守恒定律失效。

如果真是这样，很可能能量守恒定律就要改写。但1931年泡利提出了一个观点，有一种通过衰变产生的新粒子，很可能是带走这部分能量的“小偷”，这个“小偷”与其他物质相互作用很弱，因此很难被发现。他开始把这种物质叫做“中子”，后来真正的中子被发现，这种粒子就被物理学家费米命名为“中微子”。

泡利是第一个预言中微子存在的人，在泡利预言二十多年后，1956年，美国莱因斯和柯万在实验中直接观测到中微子，为此它获得了1995年诺贝尔物理学奖。

这以后，科学界对中微子充满了兴趣，至少有6项与中微子相关的研究先后陆续获得了诺贝尔物理学奖，这充分说明了中微子发现是对自然规律认识的一次大飞跃。

中微子充满着宇宙空间。

中微子的产生在宇宙中有多种方式，最主要有：宇宙大爆炸产生的原生中微子，至今仍然存在于宇宙每个角落，成为温度很低的宇宙背景中微子；超新星大爆炸产生的中微子；恒星核反应产生的中微子；宇宙射线轰击大气层、星际云、尘埃等介质的原子核产生的中微子等。

科学家们区分这些中微子是哪里来的，主要是看它们的能量。比如太阳内部核反应每秒会产生10^38个中微子，但太阳产生的中微子最高能量只有50Mve以下，而科学探测接受到来自宇宙的中微子能量有很高的，最高达到1000TeV，是来自太阳中微子能量的10亿倍。这种中微子主要来自超新星大爆炸、伽马射线暴等宇宙顶级能量暴事件。

迄今为止，中微子是穿越人体最多的东西，不管白天黑夜，每时每刻都有大量的中微子穿越人体，每秒达到1000万亿个之多。

由于中微子不带电荷，不与物质发生作用，很难探测到。

为了探测到中微子的踪迹，美国威斯康星大学和加利福尼亚大学的科研人员，在南极冰原下面800米深处安装了一台昵称叫“冰立方”的辐射探测器，目的是屏蔽掉来自宇宙的高能射线，这些射线会与物质发生交互作用，因此在地层中跑不多远就被吸收了，而留下的就很可能是中微子。在地底下探测中微子，并不是抓住中微子，而是中微子通过装置时会留下轨迹，科学家通过分析这些轨迹，就能够得到中微子的一些基本信息。

2013年，这台冰立方探测器探测到了数个高能中微子，能量达到30TeV以上，那个高于太阳能量10亿倍的中微子就是在这里探测到的。世界上还有很多中微子探测器，有的在地底下，有的在矿井里，有的发射到了太空，都是根据中微子独特的个性设计的，探测已经取得了许多进展。

阻挡中微子并不在于物质的厚度，而在于什么能与它发生作用。

理论上，100亿个中微子只有1个会与物质发生作用，这样物质再厚又有什么作用呢？

鉴于中微子小、孤、快三个基本特点，中微子在太空中穿越，似乎从来还没有什么障碍。中子星虽然密度很大，巨大的自身引力把原子都压垮了，整个星球压成一个巨大的中子团，但它还是依靠中子简并压抵御住了继续坍缩。

何谓中子简并压？就是中子与中子之间有一种斥力，这种斥力使中子与中子之间拒绝靠在一起，产生了压力，这样就有了间隙。况且中子本身也并不是密密实实的，是由夸克组成，而夸克与夸克也是有间隙的。而中微子比中子小多了，又没有电荷，不与中子交朋友，还不是目不旁视一通而过？

那么这个世界没有什么能够克制中微子吗？不是，中微子还是有弱点的，既然有弱点，这个世界就有它相克的东西。中微子的弱点就是质量并不等于零、快不过光速、与引力有相互作用。研究认为，中微子由于不带电荷，不参与电磁相互作用和强相互作用，但参与弱相互作用和引力相互作用。

弱相互作用使它诞生和辐射，引力相互作用最终让它俯首称臣。

中子星的逃逸速度达到光速一半，因此中微子这种接近光速的物质，中子星还是无能为力；但宇宙食物链的顶端老大~黑洞，在其史瓦西半径内，没有任何东西可以逃逸，光速也不例外。这样，像中微子这种比光速还差那么一点点的物质就只有束手就擒了。

因此中微子在横冲直撞中遭遇了黑洞，就歇菜了，会被黑洞引力所捕获，被抓进黑洞史瓦西半径以后，就只有乖乖的掉落到中心那个奇点中，化为乌有。

这就是中微子的克星，除此之外，似乎没有什么东西可以阻挡中微子。

就是这样，感谢阅读，欢迎讨论。

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答：中微子的穿透力非常强，哪怕是穿过一亿个地球，也很难被吸收；中子星物质具有非常强的引力，还有着非常大的密度，能大大增加中微子被吸收的概率。

中微子号称“幽灵粒子”，是目前科学上最神秘的粒子之一，根据目前科学家掌握的证据，中微子的静止质量不为零但非常小，大约为电子质量的千万分之一。

中微子很难探测，原因有以下几点：

（1）质量太小，万有引力作用很弱，用引力探测中微子的办法基本行不通；

（2）不带电，不参与电磁相互作用，意味着中微子可以在原子中，电子和原子核之间穿梭自由，不受电磁力影响；

（3）不参与强相互作用，意味着可以在原子核内，夸克与夸克间穿梭自由，不受影响；

（4）参与弱相互作用，但是弱力的作用尺度在10^-19米数量级；

正是因为以上几点原因，中微子几乎可以在地球上的所有物质间穿过且不受影响，只有非常小的概率撞击到原子核中的夸克，才有可能因为弱相互作用被吸收。

要知道，在一个原子中，原子核的直径只有原子直径的百万分之一；而在原子核中，夸克之间的距离，又是夸克直径的数万倍，所以一个中微子穿过地球时几乎不受影响。

对于中子星物质，原子核与电子间的空隙，被中子填满了，那么中微子参与弱相互作用的概率大大增加，中子星的引力对中微子有影响，但是中微子的速度一般都很接近光速，所以引力影响很有限。

至于密度更高的夸克星物质，中微子被吸收的概率就更大了，对于黑洞而言，其引力就可以把中微子束缚住。

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这个问题说实话很难回答，因为穿透力并不是只是由粒子的大小、质量、速度决定的！

中微子

什么是中微子？其实就是一种粒子，只不过这种粒子比较特殊，它不带电，质量非常轻，速度接近光速，而且穿透力极强。

中微子最早是1930年物理学家泡利预言的，只不过他当时称其为中子，当1932年真正的中子被发现后，费米将其改为中微子。

中微子其实存在于我们的身边，但是由于它与其他物质相互作用极小，所以很难观测到，为了观测到中微子，科学家在南极建立了最大的中微子探测器“冰立方天文台”。

宇宙“隐身人”中微子

中微子还有另一个称号就是宇宙“隐身人”，这是因为穿透力太强，难以捕捉和观测。

我们在高中学过几种射线，分别是α、β、γ射线，知道α射线穿透力最弱，一张纸就能够挡住，因为它质量大，速度低，还带电。而β射线的穿透力稍微好一点，γ射线穿透力最强，几厘米厚的铅板才能挡住。

其实仔细想想穿透力不仅仅要满足粒子足够小，速度足够大，还有一点就是能否产生相互作用。简单来说就是不发生“反应”。

在所以粒子中，中子可能算是穿透力比较好的，因为它不带电，只会与原子核发生强相互作用，而且中子还有磁矩，仍会和磁性有序的材料发生相互作用。

但是中微子不同，它即不带电，也无磁矩，速度还接近光速，所以它在穿透过程中不会发生电磁作用和强作用，只会发生弱作用和引力作用，所以它的穿透力极强。面对整个地球，每100亿个中微子，可能只有1个会发生相互作用不能逃出。

中子态

所谓中子态就更简单了，就是全部由中子构成的状态称为中子态，其实就是我们常说的中子星。

我们知道中子星是因为巨大的引力收缩而成的，其密度可能是正常物质的上亿倍！而我们说了中微子也会受引力的影响，而且中子星形成过程本就会释放大量中微子。

这其中牵扯的因素太多，例如中微子哪种类型，自身的能量是多少？或者中子态此时的状态等等，但在我看来，一公里的中子态物质穿透是不难的。

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中微子极强穿透力，需要五光年铅板才能挡住，若是用一公里的中子态物质是否能够挡住？

中微子穿透力很强这都是烂大街的事了，但如果有人问中微子穿透力为什么那么强，它能穿过中子星和黑洞吗？估计大部分人都要卡壳，我们今天就来讨论下这个有点看起来很“简单”的穿越问题。

一、中微子是一种什么粒子？

中微子：Neutrino，从字面上理解是“微小的电中性粒子”，上世纪30年代时泡利为了解释β衰变中能量、动量以及自旋角动量守恒而提出了中微子假说，不过当时泡利称其为中子，但1932年时发现了中子，费米和泡利在1933年的索尔维会议上将其改名为中微子。

在标准粒子模型里中微子属于费米子。构成物质大厦的“砖块”比如电子、夸克与中微子等都属于费米子，而在将砖块粘合起来的“水泥砂浆”比如光子、胶子与介子W和Z玻色子则是玻色子！

早先以为中微子没有静止质量，但现在我们知道中微子是有质量的，只是质量极轻，原子中经常被忽略质量的电子是它的千万倍。中微子是不带电荷的中性基本粒子，同时也是一种轻子，因此它不参与电磁作用，也和强相互作用无缘，但参与引力作用和弱相互作用。

但在亚原子粒的尺度下，引力的作用几乎可以忽略不计（只有强作用力的1/10^-39）,因此它在穿越物质时几乎不会有障碍，这也是它难以检测的原因。中微子的速度只比光速低约0.0006%，这还是2012年MINOS实验组在升级了设备之后测得的数据，原先认为中微子等于光速，甚至还闹出过一起中微子超光速的事故，当然后来确认是传输线路的问题。

二、中微子从哪里来？

放射性物质衰变以及核裂变堆与未来的聚变堆和超新星爆发等都能产生中微子，当然我们天天见的太阳也是中微子产生大户。当太阳到达头顶时，你脚下的地球在每平方厘米的土地上，每秒都会有超过650亿颗来自太阳的中微子穿透。

1H + 1H → 2H + e+ + νe

正在太阳核心发生的质子链反应第一部，两个质子聚变成氘的过程中，一个质子会释放出一个e+（正电子）和一个中微子后转变成中子！这是太阳上中微子的第一个来源。

有一个非常有趣的事实，正在太阳核心发生的故事，在质子链的第一步，聚变产生的中微子经过数秒钟就到达了太阳表面，8分多钟就能到达地球！而光子的话，需要在辐射层里爬上十几万年才能到达对流层，然后再花28个小时爬出对流层，然后再8分多钟就到达地球，你要想想这光子跨越千山万水来见你一趟还真不容易。

光子在太阳内部的路径，中微子可是很直接的，直接就穿越了！

三、中子星和黑洞是啥玩意儿？中微子能穿透？

中子星是恒星末期内核质量超过钱德拉塞卡极限坍缩而成的，其特点是电子已经被强大的压力突入进了原子核，与质子中和成了中子，也就是强作用力作用下的物质，《三体》中制造水滴的材料！铅板在这里是无需考虑的，空荡荡犹如探测器穿过小行星带，相撞上都很难啊，当然概率还是存在的，我们只考虑大概率事件。

黑洞的来源有两种，大爆炸时代的原初黑洞以及恒星时代形成黑洞，前者是大爆炸时代的高密物质坍缩形成的，恒星时代的则是内核超过奥本海默极限，强大的压力将夸克压碎坍缩成一个奇点。

两者都是极端致密天体，所不同的是中子星表面仍然有一个逃逸速度，而黑洞视界内连光速都无法脱离了，所以中微子碰到这两种物质是命运是迥异的。

强作用力聚合在一起中子星物质，对于人类来说只一个无法逾越的屏障，但对于中微子似乎并不那么有效，因为中微子不参与强作用力，因此它穿越中子星时强作用力对它无效，这表示中微子有可能可以直接穿越夸克之间的空隙（也不会受到夸克间的强作用力限制），从这一点来看，中微子穿越中子星的概率还是很高的，

从黑洞的德行来看，中微子是不可能穿透的，上文说明了中微子的速度仅比光速低0.0006%，因此在视界附近就被黑洞捕获了，而且当光子还在视界上绕圈圈的时候中微子已经和宇宙拜拜了，因为它会比同时到达的光子先坠入黑洞！

在这个被黑洞极度扭曲的时空里，中微子和光子一样，都会迷失方向，唯一不同的是中微子更抵不住“黑洞姑娘”的诱惑，而早早的坠入了她那冷酷无情的陷阱里。

中微子是一种非常小的基本粒子，属于轻子的一种，质量只有电子的百万分之一，在宇宙中大量存在，因为恒星中子星这样的天体在发光的同时还会发出中微子，比如我们的太阳就是一个强大的中微子发射源，可以说中微子充斥于广大的宇宙空间中。

由于中微子是一种非常“懒惰”的基本粒子，它基本不与其它粒子或者事物发生作用，比如它不带电，不会与电子和质子发生作用，在原子中也会畅通无阻，而且它不带电磁力，也不会和有磁性的东西发生作用，它的个头也非常小，速度又基本和光速一样，所以它在穿透过程中不会很少会受到其他东西阻挡，比如每秒钟就有上万亿的中微子经过我们的身体，但是我们却毫无察觉，其实每时每刻也有无数的中微子穿越地球，然而厚达1万多公里的地球在他们面前却好像空无一物，它们几乎可以不受阻挡地一越而过。

通常认为中微子只有直接撞击到电子、质子或者中子上才会被阻挡，就是在原子核中有空隙，它也可以穿行无阻，甚至有人认为他可以在组成质子和中子的夸克间穿行，因此通常认为它也是宇宙中穿透力最强的基本粒子，无论是行星还是恒星都无法有效阻挡它的穿越，因为常见物质中原子间的空隙就很大，而原子内的空隙也很大，中微子直接撞击到电子、质子中子上的可能性很小，有科学家认为一个中微子发射源发出的中微子，需要用几光年厚的铅板才能全部阻挡，说起来真是让人匪夷所思了。

那么宇宙中有能有效阻挡中微子的事物吗？其实也是有的，白矮星是一种，它可以阻挡较少的中微子经过，因为白矮星是一种物质很致密的星体，上面的物质处于电子简并态，电子和质子的分布比较集中，空间也很小，所以能阻挡一部分中微子通过。

比白矮星更强的就是中子星了，它的物质分布更为密集，电子被强大的简并压挤到了质子里面成为中子，当中微子经过的时候，这些密集的中子可以阻挡一大部分，而且由于中子星有着强大的引力场，可对时空产生一定程度的扭曲作用，因此也会对中微子的传播路线产生一定的影响。

不过阻挡能力最强的还是黑洞，黑洞强大的引力场对时空的扭曲作用也非常强，当光子来到他的世界边缘的时候就无法再逃脱了，而中微子和光子有一定的相似性，理论上它也无法逃脱黑洞的引力场，所以黑洞才应该是可以完全阻挡中微子的事物啊。

地球时时刻刻都接受来自太阳或者系外中微子的“洗礼”，我们每个人也是如此。中微子之所有有极强的穿透力主要是因为：它的速度接近光速、它的静止质量几乎为零、它几乎不参与任何相互作用。

至于像地球一样的普通物质，对于中微子几乎没有任何的束缚力。科学上从预言中微子的存在到发现它大约用了将近20年的时间。光是对中微子的发现及各种性质研究就有将近10位各国的科学家获得诺贝尔奖。

图：地下用以探测中微子的实验设备

中微子被称为宇宙间的“隐身人”不足为奇，实在是其太难于被发现捕捉。但是前边也说了中微子虽然质量特别轻有的甚至于小于电子的百万分之一，但是它还是有静止质量的，既然如此必然也会受到引力的作用。但是一般的天体对它的引力几乎可以忽略的，但是对于那种及其致密的天体如中子星、黑洞等，对于中微子是由一定的限制作用的。

而问题中的中子态物质应该指的就是中子星，但是否可以挡住中微子就很难说了。还有另一方面因为中子星物质是极其致密的，所有的电子被挤压进原子核内跟质子结合变成中子，中子星的密度就是原子核的密度。这对于中微子也是有一定影响的，因为中微子还会受到弱相互作用的影响。

欢迎关注我们：科学黑洞！图片来源网络侵删。

这个算一下不就知道了，最简单的方法就是直接算密度，由于中子星就相当于一个巨型原子核，而铅的绝大部分质量都在原子核，所以这种算法虽然有误差，但不会很大。

查了一下铅的密度是11.3437g/cm3

中子星都密度是每立方厘米8000万到20亿吨，质量越大密度越大，取中间值吧，算15亿吨/立方厘米，即密度是1.5×10^15g/cm3

也就是中子星的密度大约是铅的132231987799395倍，即大约是1.3×10^14倍

而五光年＝5×365.25×24×3600×299792.458=47303652362904公里，即大约是4.7×10^14倍

综合对比一下，很明显如果五光年铅板能挡住，那么1公里中子态物质也能挡住，拦截效率差不多高3倍。??

中微子被称为宇宙中的“隐形人”，它性格非常孤僻，对于四大基本相互作用，只参与弱相互作用和引力作用，以至于它极难被挡下来。（也就黑洞能百分百挡住它了）

题目中说用一公里厚的中子态物质去阻挡中微子，结果也没多么理想，还是有不少中微子可以穿过的。

毕竟对于中微子而言，在忽视引力的情况下，弱相互作用的反应截面是那样的小，即便中子们紧紧挨着，它甚至可以在组成中子的夸克间穿梭（不过也有几率使得中子吸收一个中微子而变成质子）

↑中微子实验装置↑

总的来说，中微子在宇宙中分布很广泛，比如你现在竖起你的大拇指，每秒都会有上百亿个中微子穿过你的指甲盖，躲都躲不掉。

甚至就连你的身体内都会跑出中微子，因为人体内的钾-40元素，每天因衰变会发出大约4亿个中微子。

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中微子又称“幽灵粒子”，每秒有1000万亿个中微子悄无声息的穿过我们的身体，就连穿透地球等大型天体也不在话下。科学家曾用粒子加速器制造出10亿伏特中微子，在瞬间穿透地球时只衰减了1/1000。这就是中微子强大的穿透力。

而需要五光年铅板才能挡住只是形容中微子的穿透力太强，并没有任何人去试过这个说法是否成立。

穿透力惊人的中微子

在19世纪末，科学家在研究放射性物质β射线时，发现该射线与其它不连续的射线不同，而此射线是连续的，并且在放射过程中有一部分能量消失了。

1931年，物理学家泡利在罗马的国际核物理大会上提出：最初他以为这种带走β射线能量来自“原子核”中，于是命名为“中子”；不过他后来发现该粒子并非来自原子核，而是在射线衰变中产生。1932年，物理学家费米便将这种带走能量的粒子正式命名为“中微子。”

此后，物理学家在中微子的研究中获得了20多项诺贝尔奖。到现在，我们知道了中微子是一种不带电荷的轻子，质量接近0，速度接近光速，共有电子中微子、μ中微子、τ中微子三种。它只参与十分微弱的弱相互作用以及引力相互作用，是宇宙中穿透力最强的粒子，每天有大量中微子从太阳出发，穿透地球。

核反应、天然反应性（β衰变）、宇宙射线、超新星爆发等物理过程都会产生中微子。在太阳中，在弱相互作用下，每秒103?个中微子产生。它与宇宙诞生密切相关，正反物质的不对称很可能就是它在作祟。

那么如果一公里的中子态物质是否能挡住中微子强大的穿透力呢？

中子态物质那就是中子星了，这也是一种十分牛皮的星球，在宇宙中密度仅次于黑洞，一颗直径约20～40km的中子星质量可有太阳的2.1倍。因为它全部由重粒子中子构成，中子又是由三个夸克组成。

中子也能衰变，也不带电荷；也有很大的穿透力，但不及中微子；但中子带走磁矩，不过这并不影响中微子的穿透力。

中子它只能在其中一个下夸克在弱相互作用中衰变为上夸克，变成质子。衰变过程中会释放出来一个正电子、一个反电子、一个中微子。不过只有1/1000的中子会生成电子与中微子，同时释放γ射线。

中微子是可以穿过一公里的中子态物质的，即使是几十km直径的中子星也能让穿透。原因有以下几个：

1. 中微子质量接近0，引力难以对它起作用；
2. 中微子没有电荷，磁作用力对它毫无作用；
3. 不参与强相互作用，能在重粒子的中子、夸克自由穿透；
4. 虽参与弱相互作用，但只有10?1?米的尺度中；
5. 铅是原子量最大的非放射性元素，它的厚度大点也许可能挡住中微子强大的穿透力。

答案是当然可以。中微子属于不可分割的基本粒子，和电子一样都属于轻子家族中的一员。同时，中微子不带电，因此它即不参与强相互作用力也不参与电磁相互作用力。仅仅参与一点弱力和引力作用。

知道了这些信息，就基本可以理解为何中微子穿透性极强，甚至被称为宇宙中的隐身粒子了。

首先，中微子不参与强相互作用，所以中微子和质子、中子几乎没有任何作用力，就是说中微子只要不是一头正好撞击到原子核上面，它几乎就是对原子核视而不见。

第二、中微子没有电荷，所以它也不参与电磁作用。也就是说它和电子以及质子没有电磁力，对电子和质子也视而不见。

第三、中微子个头极小（原子对它来说就像是太阳系）、速度极高、甚至被认为和光子一样没有质量。

所以说，中微子和基本粒子间的引力也很小，再加上它是高速运动的（接近光速），所以自由的中微子基本上就不受四种基本力的任何一种。故而原子对于这么一个完全不受力的小东西，基本就像是空气一样不存在。所以中微子可以穿透任意物质，我们身体和地球每时每刻都有上百万亿颗中微子穿过，可是我们完全感觉不到。

故而想要利用一般物质阻挡中微子，基本上就是不可能。除非是引力大到无边，像黑洞一样捕获光子。或者说利用题目中说的中子态物质，比如中子星。这些中子态物质密度极高，中子之间的距离和原子核中中子的距离差不多，小于10^-15m，可以让中子一头装上去。而且这么高密度的中子物质，质量也极大，引力也极高，已经可以对中微子产生可观的吸引力了。