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日本超純水能儲存多少噸

發布時間:2022-11-27 19:40:49

⑴ 日本在地下1千米深處,儲存5萬噸超純水,20多年來目的何在

地球雖然是一個「水球」,但是地球能夠供人飲用的純凈水並不是很多!如今,水資源也成為了世界上最關注的話題之一.

根據統計,現在人類能飲用的淡水已經越來越少,在水資源日益減少的情況下,日本竟然「偷藏」了5萬噸水在地下,這是怎麼回事?

日本之所以儲存了5萬噸淡水,並不是有什麼見不得人的目的。



總結。

「超級神岡探測器」是日方投資巨款所研究出來的高科技設備,它的作用遠不止這些,其實它還有不少的潛能未被發掘,科學的道路上從來都不是平坦的,但我們要相信,未來「超級神岡探測器」還會有更多的發現。

⑵ 日本要在地下1800米,存放26萬噸超純水,有什麼目的

1982年,在一座廢棄多年的礦山之下1000米,日本斥資1億美元,耗時多年建造了一個直徑和高度大約為40米的圓柱體不銹鋼容器,裡面裝著5萬噸的超純水,其純度高達99.999999%。

2020年,日本又斥資6億美元,在地下1800米的地方,開始建造更為龐大的圓柱體不銹鋼容器,計劃7年建成。新容器的直徑和高度大約為70米,其中能夠裝下多達26萬噸的超純水。

超級神岡探測器的發現不僅在於開啟了一門全新的天文學分支——中微子天文學,而且還能為預警超新星爆發提供了可能。雖然中微子的速度略慢於光速,但它們先被釋放出來,早於伽馬射線暴3小時抵達地球。

研究中微子,還有助於探測極為神秘的暗物質,因為中微子有可能是一種暗物質粒子。超級神岡探測器已經取得了一系列重大發現,多位物理學家因此而獲諾貝爾物理學獎。有了超級神岡的經驗,日本正在建造更為靈敏的中微子探測器,也就是頂級神岡探測器,它能為我們揭開更多的前沿物理學之謎。

⑶ 日本在地下1000米深處,儲存了5萬噸超純水,20多年來目的何在

日本作為一個島國, 自然資源並不豐富,經常要向別國進口石油、煤炭 ,但凡事都有利有弊,日本雖然極度缺乏工業原料,但卻是個水資源大國。

在世界水資源匱乏的現在,水資源已經成為世界性的問題。但 日本作為一個水資源大國,卻在一個偏遠城市的地下藏起了5萬噸超純水 ,這是怎麼回事?難道說又是日本的陰謀嗎?

日本為什麼要儲存這么多超純水?

超純水,顧名思義就是超級純凈的水, 電阻率達到18 MΩ*cm(25 )的水就稱之為超純水 。超純水並不常見,一般只有在實驗室才會用到。

因為這種水, 除了水分子外,幾乎沒有什麼雜質, 不僅沒有細菌,也沒有人體所需的礦物質微量元素。如果意外喝下去,還會引起細滲透壓變化,導致細胞膨脹甚至破裂,對人體造成損傷。

那日本儲存這么多的超純水來做什麼?這些水又不能喝。答案是, 為了探測中微子

在上個世紀80年代,日本為了探測質子衰變,在岐阜縣的一個廢棄礦山的礦井中,修建了一個名叫 「神岡核子衰變實驗」的神秘建築, 完工後整個建築呈圓柱形,高16米,直徑15.6米,裝有3000噸水和大約1000隻光電倍增管。

起初因為靈敏度不夠,沒有達到探測目的,就在1985年開始擴建,這極大地提高了探測器的靈敏度。於是在87年2月,神岡探測器與美國的探測器共同發現了 大麥哲倫星雲中超新星1987A爆炸時產生的中微子, 這是人類首次探測到太陽系以外的天體產生的中微子。

這次探測給了日本研究人員極大地鼓舞,又對實驗室進行了擴建,耗資1億美元建造了更大的探測器,也就是今天的「 超級神岡探測器」 。其中的探測物質從3000噸超純水,增加到50000噸超純水,各方面全面升級,可謂是鳥槍換炮。

1996年,「超級神岡探測器」正式被投入使用,探測范圍從原來的探測質子的衰變,擴展到尋找太陽、地球大氣的中微子, 並觀測銀河系內的超新星爆發。

自1998年,超級神岡探測器開始發布中微子探測結果起, 就給日本科學界帶來了多個諾貝爾物理學獎桂冠 ,例如小柴昌俊(2002年)以及梶田隆章(2015年)。

什麼是中微子?

現代科學證實, 人類所在的物質世界,是由各種基本粒子構成的, 中微子也是組成自然界的基本粒子之一,是輕子的一種。

不過中微子卻有著非常奇特的性質, 雖然它的數量之多,在宇宙中無處不在,但卻基本不與其他物質進行相互作用,是個中性物質, 因此就算每秒鍾通過我們眼睛的中微子數十億計,我們也渾然不覺,被稱為宇宙「隱身人」。

最初提出中微子設想的是匈牙利物理學家泡利,當時的科學家在研究β衰變(即原子核輻射出電子轉變成另一種核)時,發現在這個過程中有一部分能量不知去向。於是開始開始質疑能量守恆定律,但年僅30歲的泡利堅信能量守恆定律,於是提出非凡的猜想:在此過程中, 必定還有一種不帶電的、質量極小的與物質相互作用極弱,以至於無法探測到的新粒子放出來,是它帶走了那一部分能量。 他把這種未知的粒子叫做「小中子」,就是現在說的「中微子」。

1942年,美國物理學家艾倫按照我國物理學家王淦昌提出的方法, 首次通過實驗間接證實了中微子的存在。

在泡利提出「中微子假說」後的26年後,也就是1956年美國加利福尼亞大學萊因斯教授帶領的團隊,通過把400升醋酸鎘水溶液作為靶液,放入新投入使用的核反應堆中(作中微子源),每小時測得2.8個中微子,這個結果與泡利的理論預測完全一致。 因為在實驗中直接觀測到了中微子,萊因斯於1995年獲得諾貝爾獎。

中微子,作為宇宙中的基本粒子之一, 它們的速度非常接近光速,而且個頭小、不帶電,只參與非常微弱的弱相互作用和引力相互作用。 而且這種力的作用距離極短(小於10^-17米),這個范圍其實就是原子核內的誇克層面。

因為中微子,不與其他物質反應的性質,導致科學界花費了接近30年才直接觀測到中微子。直到後來,科學家發現,中微子在水中穿行時,又極小的概率與水中的氫原子與氧原子發生反應。由於光在水中的速度只有真空中的75%,而接近光速的中微子,在水中的速度比光還快, 中微子在水中的「超光速」會發出一種獨特的輻射光,切倫科夫輻射光。

而日本之所以會在地深處1000米的地方裝上5萬噸超純水, 一個是為了更好地與中微子反應,另一個就是為了避免接收到出中微子外其他的宇宙射線, 保證中微子發出的切倫科夫輻射光能被准確的記錄下來。

為了記錄這些輻射光,科學家在超級神岡探測器的內壁上 設置了1.12萬個光電倍增管 ,其功能是 將輻射光信號盡可能地放大(可以高達1億倍) 。工作時,這一萬多個光電倍增管就是一萬多隻眼睛,它們在黑暗中忠實的記錄著中微子在超純水中反應發出的切倫科夫輻射光信號。

事實證明這個裝置十分有效,不僅首次 觀測到超新星爆發時散射的中微子 ,還觀測到來自太陽系的中微子。

是的,這些會「隱身」的中微子就是來自於太陽。 太陽這個巨大的恆星,相當於一個大型的熱核反應堆,無時不刻進行著聚變反應, 向宇宙散發出無數的中微子,因為地球沒有完全接受到來自太陽的中微子,所以無法估計中微子的數量有多大。

根據物理學家的研究表明, 太陽每產生3個光子就會伴隨產生兩個中微子, 但在相當長的時間里,地球上觀測到的中微子數量只有理論的三分之一,這就是美國科學家戴維斯發現太陽中微子失蹤之謎,他也因此獲得了2002年的諾獎。

我們不禁會想這剩下的三分之二的中微子跑到哪裡去了,憑空消失了嗎?直到1987年觀測到的一場超新星爆炸,那些產生的中微子並沒有像太陽中微子一樣消失了三分之二, 於是科學界猜想,中微子可能不止一種,而是有三種,並且相互之間還可以互相轉化, 這就是日本東京大學教授小柴昌俊提出的「中微子震盪」假設。在2001年加拿大SNO實驗也證實了失蹤的太陽中微子轉換成了其它中微子。證實了中微子之間可以互相轉化,並且中微子的數量不止一種。

現代科學研究告訴我們, 中微子的種類上限為3,即有3種中微子。 除了上述發現的電子型中微子之外,還有μ型中微子(1962年發現)和τ型中微子(1975年發現),每一種中微子都有相同的反中微子。

中微子的作用

一、獲得恆星內部的消息

因為中微子是質量極小的不帶電的基本粒子。它廣泛存在於宇宙的每一個角落, 平均每立方厘米就有300個左右,比其他所有的粒子多出數十億倍, 對整個宇宙有著舉足輕重的地位。

而且因為它幾乎不與一般的物質產生相互作用,在恆星內部的中微子可以不受拘束地跑出恆星表面,因此只要探測到這些來自於恆星內部的中微子可以獲得有關其內部的信息。 得到太陽、超新星乃至整個宇宙內部的演化過程和內部結構的規律。

二、地質學

此外,由於中微子與物質相互作用的截面會隨著中微子能量的提升能增大,利用高能加速器對中微子進行加速,產生的定向照射地層,與地層物質性互作用相互作用會產生內局部震動, 能夠實現對深層地質的掃描和勘探。

而且地球內部的放射性元素衰變也會產生中微子, 捕捉這些中微子就可以得到地球內部結構的精確數據和演進規律, 讓埋在地球深處的奧秘一覽無遺。

三、核反應過程的診斷

也許中微子最明顯的應用就是在核反應堆中。這一領域正在積極發展,並基於這些粒子正在創建各種感測器,從而能夠實時監測核電站反應堆的功率,並了解其燃料的復合成分。

四、軍事領域

1、 中微子雷達

因為核反應會產生大量的中微子,中微子可以輕易地穿透各種障礙物。所以通過中微子信號的探測可以發展出中微子雷達,實現對深海核潛艇和地下核設施的精準定位。

2、中微子武器

主要用於銷毀敵人的核武器庫。利用加速產生的中微子束定向照射核材料,可以將核材料點燃和銷毀。

3、中微子天文學

通過中微子可以任意穿行恆星內外之間,通過研究這些中微子,可以發現甚至非常遙遠天體的屬性。因為任何恆星,其本質上都有一個熱核反應堆,它們都會發射出大量的中微子。在研究過程中,科學家發現,隨著恆星年齡的增長,它形成的粒子的數量在逐漸減少。在「臨終時刻」,恆星會失去高達90%的中微子,這就是為什麼中微子開始冷卻的原因。

4、通訊方式

在這一領域,中微子還沒有被真正使用,因為這些技術只停留在理論上。從1970年起美國就有科學家開始研究以中微子為載體的通信技術,因為中微子可以無障礙地任意穿行在事物內部,所以這就極大地促進數據在任何地方的傳輸,到地球的任何地方,甚至到達地表深處,認為中微子可以勝任全球點對點無線直連以及地面和深海之間電磁波難以完成的通信任務。而且這種通信技術還不會對人體造成輻射傷害,可以說是一種清潔、高效的電子通信方式。

結語

人類的 科技 在不斷的進步,從預言中微子到發現,最終證實中微子的存在,科學界花了一個世紀的時間, 但目前我們對於中微子還知之甚少。

日本在2019年發布將升級超級神岡探測器,為儲水26億噸的頂級神岡探測器,將擁有數倍超級神岡探測器的實力, 我國的江門中微子實驗,將最早於2022年開始收集數據, 這個位於地下700多米深的中微子探測設施將進一步揭開中微子的神秘面紗。

⑷ 30年前,日本在1000米地下儲藏了5萬噸純凈水,究竟有何目的

眾所周知,日本乃是一個資源短缺的島國,這是先天條件導致的,除了依賴進口外,幾乎沒有解決之道。不過,凡事有利就有弊,雖說日本沒有石油、煤炭等資源,但水資源卻十分豐富,堪稱「取之不盡,用之不竭」。不過奇怪的是,日本岐阜縣卻在1000米的地下儲藏了5萬噸純凈水,他們究竟意欲何為?

由此可見,人類對宇宙的探索從未停止過,大到星體,小到中微子,只要這世上還存在未解之謎,就會有人一直為之奮斗。有句話說得好:好奇才是前進的驅動力,宇宙是神秘的,同樣也是精彩的,終有一天,人類會揭開全部的謎底。

⑸ 「超純水」是怎樣的,日本為何要在地下儲存了五萬噸

「超純水」是怎樣的,日本為何要在地下儲存了五萬噸?

如果我們要問哪裡的水是最清澈的,那麼答案大概率就是東京大學在日本岐阜縣飛驒市神岡町茂住礦山地下1000米處修建的超級神岡探測器,在這里儲存在5萬噸超純水。這5噸超純水的純凈程度幾乎是人類技術所能夠做到的極限,沒有任何雜質、離子甚至是沒有任何空氣溶解在水中。那麼問題來了,為什麼在這地下1000米深度儲存5萬噸超純水,到底有什麼用意呢?

⑹ 日本在地下儲存五萬噸「超純水」, 20年未喝一滴, 到底有什麼目的

日本把5萬噸超純水存在地底下,20年沒有喝一滴,他們的目的就是為了捕捉中微子。日本這個小島國,雖然他們的國土面積非常小,但是科技確實非常發達的,在很多領域上面已經達到了世界的頂尖水平,而且也算得上是發達國家,有很多地方需要我們中國像他們學習,比如說他們將5萬噸水存在地底下,20年前也沒有喝這樣做的目的就是為了捕捉中微子,肯定很多小夥伴都不知道什麼是中微子,而且也不知道他們為什麼要將這些多水放在地低下,接下來就在家好好的講解一下。
對於這件事情你要是有什麼好的想法,歡迎寫在評論下方,我們一起討論嘛。

⑺ 日本為什麼在地下1000米,存儲5萬噸超純水

在日本池野山地下1000米的地層深處,有一個相當於15層樓高的神秘建築,它的官方名稱是“超級神岡探測器”


在科幻作品裡,中微子還是最理想的信息傳遞手段,因為它幾乎不與其他物質發生作用,所以理論上一束攜帶信息的中微子,可以將信息傳遞到宇宙任何地方,且不會像電磁波一樣發生畸變,丟失信息。

⑻ 日本在地下1000米,儲存50000噸超純水,他們要做什麼

看到這里,你會不會覺得這是一個科幻片中才會出現的建築?會認為這個建築是為了「世界末日」所准備的?事實並非如此,在這個神秘的建築中,存儲的並不是食物等東西,而是5萬年噸的超純水。



什麼是超純水?

簡單來說,就是UP水,是電阻率達到了25 的水,這種水是非常純凈的,它的裡面除了水分子之外,就連微量元素、礦物質、有機物等,甚至是除了氧原子、氫原子之外的其它原子,也都是不存在的。

一般來說,在科學研究領域,超純水的應用是非常廣泛的,科學家們一般都會利用它來製作超純材料,同時在很多超臨界精細技術的製作研發過程中,也都會用到超純水。

那麼,日本在地下1000米的地方,放了這么多超純水,究竟是要做什麼呢?其實答案很簡單,日本這么做,是為了尋找中微子,這個位於地下1000米的建築,其實是一個超大的探測器,它的全稱為超級神岡探測器。



什麼是超級神岡探測器?

它建造的目的,是為了幫助人類找到太陽和地球上的中微子,同時也可以探測到 銀河系內超新星爆發的情況。

從1982年開始建造,一直到目前,超級神岡探測器為日本製造了無數個諾貝爾獎等級的成果。不僅發現了宇宙中微子震盪,同時也發現了太陽中微子問題,以及探測到SN 1987A超新星爆發,在人類了解宇宙的過程中,可謂是意義非凡。

那麼,究竟什麼是中微子?為何要去研究中微子呢?中微子是自然界的基本粒子之一,科學家們第一次預言了它們的存在,是在20世紀末,不過卻一直到2013年,才第一次證明了它們的存在。



當時科學家們第一次捕捉到中微子,是在南極冰下,這個中微子來自於太陽系之外,它們在宇宙中無處不在,就好像是宇宙中的「隱身街溜子」一般。

讓我們意想不到的是,當大家在看這篇文章的時候,就已經有數百萬億個中微子穿過我們的身體了,但是我們卻感受不到它。

而且中微子在宇宙中,它甚至還可以穿越行星,不與任何物質發生作用,它們非常的神秘,科學家們一直到今天為止,其實也沒有徹底搞清楚,中微子在宇宙中究竟承擔著怎樣的角色,不過,從目前來看,它們似乎非常重要。



中微子或可幫助人類實現「超光速」

愛因斯坦在相對論中曾經預言,宇宙中最快的速度就是光速,當然,這個說法伴隨著人類科學技術的發展,特別是對於宇宙了解的深入,已經開始出現了問題,因為宇宙紅移就可以證明,宇宙膨脹的速度,是超過光速的,所以很多星光才會永遠無法抵達地球。

說起來,在宇宙目前已知的物質中,中微子是最接近光速的一種,而且中微子還有一個特點,就是當它進入到超純水中的時候,它就會變成「超光速」。

我們都知道,超光速是人類夢寐以求的,因為只有這樣,人類才有機會可以飛出太陽系,否則一切都是遙不可及的夢。



日本的超級神岡探測器,就是為了盡可能去捕捉宇宙中穿越地球的中微子,而建造的,因為只有在那裡,才可以讓各種輻射等外界環境對中微子的影響減輕到最小化,當發現超純水中出現光的時候,就意味著中微子出現了。

此外,中微子還有一個意想不到的作用是:它未來或許會成為人類宇宙通信的新「設備」,因為它可以准確無誤的將信息傳遞到宇宙的任何一個地方。



中微子或可幫助我們聯系外星人?

其實,從人類於上世紀60年代,正式進入「太空時代」開始,人類就一直想要和外星人對話,而且發展到今天,人類也已經發射了很多攜帶著地球信息的探測器。

比方說旅行者系列探測器,如今它們已經飛抵星際空間,如果真的有地外文明存在,那麼,它們是完全有可能被發現,上面攜帶的信息,也是有機會被破譯的。

不過,目前普遍應用的電磁波卻有一個缺點,那就是當它離開地球,傳遞到太空中的時候,會在宇宙輻射等不同環境中,和很多物質發生反應,這樣一來,攜帶信息的准確率,就要大打折扣了。



但是中微子卻可以完全避免這個問題的發生。上文中我們提到過,目前為止,科學家們還沒有發現中微子可以和其它物質發生反應,它在宇宙中無處不在,但是卻並不會消失,也不會因為反應而變化。

所以,如果中微子日後可以參與到人類通信的領域之中來,當我們再次向宇宙中發射信號的時候,我們的信息也就可以完整發送了,不用擔心半路被損壞掉。

此外,還有觀點認為,中微子可能也與黑洞、中子星等這些神秘的天體有關,包括科學家們進入到21世紀之後,才正式展開深入研究的引力波,或許都與中微子有關。



但是對於這種宇宙「隱身街溜子」來說,想要搞清楚它的「身世」實在是太困難了,當然,宇宙中除了中微子之外,或許還有其它神秘物質尚未被我們發現,希望未來伴隨著人類科學技術的不斷發展,科學家們可以早日破解中微子等一系列宇宙難題,可以幫助人類揭曉宇宙的秘密,以及我們自己的真實起源,一起拭目以待吧!

⑼ 日本將在地下1750米存放26萬噸超純水,究竟有何目的

^

水在地球上很常見,地表的七成覆蓋著海水,海水的總質量估計高達140億億(1.4×10^18)噸。另外,在地下深處1000公里,還隱藏著大量的水,總量估計與地表海水差不多。

但要說真正意義上純凈的水,地球上並沒有。在自然界中,水都會或多或少包含一些礦物質、微生物等雜質。不過,日本已經在地下存放了5萬噸超純水,也就是幾乎只有水分子(H2O)的水,未來還將會再儲存26萬噸的超純水,他們這么做究竟有什麼目的呢?

另外,超級神岡探測器還發現了中微子振盪,證明中微子並不像光子那樣沒有靜質量,只是非常低。憑借著這些重大發現,先後有多位物理學家因此獲得諾貝爾物理學獎。

預計在2027年,頂級神岡將會投入使用,它的靈敏度比上一代有了大幅提升。到了那時,新一代中微子探測器將有望揭開質子衰變之謎,甚至是宇宙起源之謎。而這一切都離不開看似平常的物質——水。

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