物理學家想在月球“鑽5千米深洞”

參考消息網6月9日報道 據英國《新科學家》週刊網站6月7日報道，一個物理學團隊宣稱，如果在月球上鑽一個5千米深的洞，或許最終能發現證明質子可以分裂的證據。如果人類能看到這種前所未見的現象，將在統一相互矛盾的物理學理論方面獲得進展。

粒子物理學的標準模型——我們對構成宇宙的力和粒子如何相互作用的最佳描述——認爲，質子是穩定且永恆的。但這個模型也有缺點。最明顯的缺點是，它未能將量子力學與愛因斯坦描述引力的相對論統一起來。相比之下，有些統一理論則認爲，質子可以衰變爲其他粒子，儘管很罕見。

這意味着，如果我們找到質子衰變的證據，這些更完整的模型可能是正確的，但地球上的實驗從未發現過這種現象。

如今，意大利費拉拉國家核物理研究所的帕特里克·施滕格爾和他的同事們提議深入月球內部，尋找古代質子衰變爲K介子的跡象。K介子由兩個被稱爲夸克的基本粒子組成。

他們說，緻密的月球岩石的礦物結構化學變化中可能保存了這種衰變的證據。深埋在地下的月岩被屏蔽得很嚴實。這意味着，這些證據不會與高能中微子等物質引發的類似反應相混淆。在地球上，大多數衰變是由宇宙射線撞擊大氣層產生的，因此該現象在沒有大氣層的月球上更爲罕見。

施滕格爾和他的團隊計算出，月球表面以下至少5千米處纔會受到足夠的屏蔽作用，因此需要運送一臺強大的鑽機到月球上獲取樣本。與在地球上相比，鑽機在月球上可以鑽到更深的地方——例如，俄羅斯的科拉超深鑽孔的深度超過12千米。

然後，先進的顯微鏡設備將在月球上對岩石樣本進行分析，因爲樣本在運送到地球的途中可能受到宇宙射線的污染。施滕格爾說：“這個想法存在很高的不確定性。你需要深入月球表面5千米以下，取出月球岩石，並使用尖端的顯微鏡技術——所有這些都非常困難。”

儘管困難重重，但僅評估100克月球岩石就足以搜尋質子衰變的證據，其靈敏度或將高於地球上的實驗項目，比如日本的超級神岡中微子探測實驗。該實驗已耗資數億美元，無法進一步擴大規模。

倫敦大學學院的戴維·沃特斯表示：“從根本上說，這個想法很有吸引力。不是靠重達數千噸的探測器運行好幾年，而是觀察很小的礦物樣本，它們可能只有幾十或幾百克，其結構卻記錄了數億年的粒子相互作用。”（編譯/熊文苑）