生命離不開水,雖然地球表面的70%以上都被水覆蓋,但實際上能供人類利用的水卻很少,更重要的是在各種資源中,水是無法代替的一種資源,因此水資源緊缺已經成為了世界矚目的重要問題之一。
既然供人類利用的水都這麼少,為什麼日本還要在地下1000米處儲存5萬噸的超純水,一存還存了20多年,這是為什麼?日本有什麼不可告人的目的嗎?
純度極高的水——超純水。
在我們日常生活中經常接觸到的水,基本上都有雜質,比如礦泉水、泉水等,其中有礦物質,而自來水中又有水管鏽蝕、氯仿殺菌後殘留的雜質,還有我們認為比較純淨的蒸餾水,其實裡面溶有空氣,也有雜質存在,所以在我們認知中的水都可以導電。
但事實上,純水應該是絕緣體,根據水的導電性可以來判斷水是否純淨,因為常溫下,越絕緣的水越純淨,根據這個判斷標準,我們規定超純水的電阻率在常溫下要大於18兆歐姆·釐米。
與其他水相比較而言,超純水非常乾淨,可以理解為沒有任何雜質,就連空氣中的各種分子都沒有,只有水分子,因此超純水都需要經過蒸餾、去離子化、反滲透技術等各種技術深度處理,一般工藝都很難達到,目前主要應用於工業領域和醫藥領域以及光學領域。
對於日本將50000噸超純水儲存於地下,有人首先想到的是為了儲存水,這種想法肯定不對,如果僅僅只是為了飲用的話,直接儲存水就行了,為什麼還要大費周章的製造超純水再儲存?
另外,超純水的純度極高,既不含對人體有利的物質,也不含對人體有害的物質,但進入人體的話,可能會引起細胞外液滲透壓降低,對人體產生危害,不利於飲用。
超純水是為了探測中微子。
中微子是自然界最基本的粒子之一,這種粒子的速度接近於光速,與任何物質的相互作用極弱,認為是幾乎不發生作用,所以探測中微子是非常困難的一件事情。
但後來科學家研究逐漸發現,中微子與水會擦出不一樣的火花,當中微子經過超純水時會發出一種波長較短的電磁輻射而被現有技術觀測到,因此超純水成為了探測中微子的標誌。
這就解釋得通為什麼日本要儲存中微子了,而之所以選擇1000米的地下,是因為宇宙射線中有很多粒子,在地下能夠隔絕地面上粒子的干擾。
於是日本團隊在地下1000米處進行了“神岡核子衰變實驗”,直到1987年2月,日本的神岡探測器在大麥哲倫星雲中超新星1987A爆炸時產生的中微子,這給了日本極大的鼓勵。
所以日本又加大了對中微子的研究,將超純水的儲量從幾千噸擴大到了50000噸,這50000噸超純水在1996年正式投入使用,探測到的結果使日本獲得了兩個諾貝爾獎。
中微子的研究有著重大意義。
中微子的質量非常小,幾乎為零,可以自由地穿過任何物質,而不與其發生反應,但這絲毫不影響中微子的穿透力,我們人體每秒鐘都有成千上萬的中微子穿過,你感覺到了嗎?
不僅如此,中微子還能輕鬆穿過地球這種岩石行星。自從發現中微子後,它就被認為是構成龐大宇宙最基本的粒子之一,在整個宇宙內,中微子通常在恆星中的核反應、超新星或者宇宙射線撞擊原子產生。
因此在中微子身上可能藏著宇宙的奧秘,而研究中微子對整個宇宙的起源、演化和宇宙大結構的形成都有著非常重要的意義,但是中微子卻很難被探測到,目前我們對這種粒子的瞭解也非常少。
如今,中微子的研究已經是物理學中最熱門的方向之一,中微子不僅能用於天文學的研究中,而且中微子強大的穿透力以及接近於光速的速度,決定了它能提高現在通訊傳播的速度和效率問題,另外,中微子還可以用於地質研究等方面,但我們對中微子的瞭解還只限於理論上。