超纯水搭配光电倍增管后，捕捉到的中微子能否解开宇宙的秘密

持续20几年在地下1750米深处储存5万吨超纯水（Ultrapure water）又称UP水，这些水到底是拿来做什么用的？

这里提到的超纯水和我们平时所见到的纯净水是有着天壤之别的，它是一种只有氧原子和氢原子的水，也就是说除了水分子它是不含任何其他元素，也没有溶解的离子和溶解的空气，更没有悬浮的杂质，远比蒸馏水还要更加纯净，在自然界中是无法找到的，可以堪称世界上人工提纯最纯净的水。

首先超纯水在自然界中是并不存在的，它的获取方式极为苛刻，需要严苛的环境和提纯设备才能获得少量的超纯水。

超纯水有着独特的物理和化学性质，就如它的电阻率可以高达18欧姆(MΩ*cm)或者18.3欧姆，理论极限值（25℃），其纯度最高更是可达99.9999999999%，PPT级别——万亿分之一。

当然自然界中的水属于导体，甚至部分物质超标的水可以达到超导体的水平。从物理角度来看，超纯水也是属于液态，经过处理后已经变得非常的干净，不含有机盐、有机物等物质，所有物质含量都控制在目前科技手段的极小范围内，像悬浮物、细菌、微生物等几乎处于零状态，理论上饮用是没有问题的。

超纯水的提取工艺，一般提取是很难达到超纯水的程度，需要采用预处理、反渗透技术、超纯化处理，以及后级处理四大步骤，多级过滤、高性能离子交换单元、超滤过滤器、紫外灯、除TOC装置等多种处理方法，电阻率方可达18.25MΩ*cm(25℃)。

超纯水最初是美国科技界为了研制超纯材料(半导体原件材料、纳米精细陶瓷材料等)应用蒸馏、去离子化、反渗透技术或其它适当的超临界精制技术生产出来的水，这种水中除了水分子(H20)外，几乎没有什么杂质、有机物等。

超纯水反而则是一种非常好的绝缘材料，更没有细菌、病毒、含氯二噁英等有机物，它经常被用在集成电路工业以及半导体芯片、半导体原件材料、纳米精细陶瓷材料等，应用于蒸馏、去离子化、反渗透技术或其它适当的超临界精细技术的制备过程，并且超纯水还被称作最强溶剂。

超纯水的腐蚀性非常强。

但凡进入超纯水中的船只次日电镀层便会腐烂，如果飞溅一滴在皮肤上，五厘米区域的皮肤就会奇痒无比，非常难受。当然超纯水中是没有人体所需的矿物质微量元素，是绝对不可以直接饮用，对人体会出现各种不可逆的损害，它会析出人体中很多离子。

至于网络上大家热议的超纯水是剧毒，其真正原因正是超纯水中没有任何物质有关，在没有物质的加持下使得超纯水变得具有非常低的渗透压，当人体饮用超纯水时，水分子会自动从低浓度的一侧向高浓度的一侧转移，导致细胞吸水变大数倍。

当然如果你喝了过量的超纯水，你的细胞会被撑破，最终导致身体器官出现不同程度的损伤，严重者会直接死亡，因此超纯水只能当着电器清洗剂、实验分析试剂等方面有广泛应用，绝对不能直接饮用。

超纯水到底有多纯？

首先我们要明白超纯水是指物质含量极低的水，例如无机电离杂质，如Ca、Mg、Na、K、Fe2+、Fe3+、Mn、Al、HCO、CO、SO、Cl、NO、NO、SiO、PO等。其次是有机物，如烷基苯磺酸、有机铁和其他碳氢化合物等。漂浮颗粒，就如我们常见的尘埃、氧化铁、铝、胶体硅等。

细菌微生物含量，就如细菌、浮游生物、藻类等。其次是溶解于水中的气体，如氮气、氧气、硫化氢等气体。超纯水中电离杂质的含量用水的电阻率数值来衡量。理论上，纯水中只有H离子和OH离子参加导电。在25℃时超纯水的电阻率为18.3欧姆。

而在日本岐阜县地下1750米处，就有一个直径39.3米，高四11.4米的圆柱形容器，里面储存着超过5万吨的超纯水，这个容器有个名字，叫做“超级神冈探测器”。

在这个容器的墙壁上有一万多盏金灿灿的灯泡，科学界称它为“光电倍增管”，它可以将微弱的光转换成、电流，由于其巨大的尺寸和灵敏度，它可以从太阳大气层甚至另一边的粒子加速器中探测中微子，该加速器从数百公里外向它发射中微子，1998年就在super k开始运行。

那么这么多超纯水以及这个巨大的容器是用来干嘛的呢？

简单的讲是用来捕捉幽灵粒子中微子。中微子是一种速度接近光速，质量轻到几乎无法用重量来衡量，它能够以极快的速度自由穿过地球而不与其他物质运动的粒子。反而对于中微子来说，地球似乎就像透明的一般，几乎无时无刻都有无数的中微子在穿过地球，包括穿过我们的身体，当然这一切是我们无法感知的。

它的主要用途，就是利用里面的超纯水对太阳中微子以及宇宙射线进行探测。在光电倍增管的作用下，只要中微子到达可探测范围内，就会和水发生相互作用产生次级粒子，这些次级粒子发出的光就叫切伦科夫光。通过次级粒子发出的光，科研人员就可以对太阳中微子和宇宙射线进行深入的研究，正是次级粒子释放出的这束光，带给了人类许多从未有过的想象存在。

中微子具有粒子和波的性质，它们形踪鬼祟，被称为宇宙幽灵。这些粒子目前很难被人类探测器捕捉到，只有极少的一部分粒子与神冈探测器撞击后与超纯水发生作用后，以一道微弱模糊的光的形象出现出来。

上世纪末来自16万光年外的大麦哲伦星云中的一颗超新星发生了爆炸，当时美国和日本的探测器都捕捉到了来自太阳系外的中微子。

来自日本的超级神冈探测器利用超纯水首次证实了这件事，为此日本还多出了一位获得诺贝尔物理学奖的科学家。中微子的神奇之处，它是一种构成物质世界的基本粒子，假设地球的中微子被地外文明所捕捉到，它们仅需加以研究就可以得到地球自诞生以来的所有相关信息。

当然中微子的数量并不是一直保持恒定不变的，在夜间的时候数量会比在白天时增多，这个实验数据还意味着未来的中微子探测器还可以用来探测地球内部。

很重要的一点是，中微子可以对研究宇宙的演化过程和内部结构具有非常重要的作用，这点对于人类而言是最渴望获得的科研成果，因为这样可以更加了解宇宙的运行规律，至少在初期可以这么做。

科学家认为中微子不只是以一种形态存在，它是有着三种形态存在，部分科学家认为可能还会有更多种形态的存在。中微子它们之间是可以相互转换，这种转换很有可能会关系到未来物理学的研究走向，可用于未来研究宇宙起源的反物质消失之谜。

当然这项科技我国也在着手建设中，以便加快对中微子的研究，并成立了专门负责的江门中微子实验室，这个实验室在不久的时间里就能传出让人们振奋的好消息。

中微子不仅可以被应用在核反应堆中，还可以利用它来创建各种传感器，从而实现检测核电站反应堆的供应，而且还有望通过它揭开宇宙的奥秘。

在未来十年内日本还将研制出一个更大的超纯水储存罐，光电倍增管将增加至十万个的升级版探测器，体积将是超级神钢探测器的15～20倍。根据有限的资料显示，日本对超纯水的研究非常执着，几乎进入到一种痴迷的状态。

自神钢探测器建成至今时间已经过了二十多年，有关中微子的探测似乎并没有取得什么大的进展，但是日本对此仍然热情不减。随着科研人员的深入探究，他们发现了一些计数的出入，物理学家们认为这种差异可能就是用以解释宇宙中物质存在的突破口。