什么是超纯水日本

1. 30年前，日本在1000米地下储藏了5万吨纯净水，究竟有何目的

众所周知，日本乃是一个资源短缺的岛国，这是先天条件导致的，除了依赖进口外，几乎没有解决之道。不过，凡事有利就有弊，虽说日本没有石油、煤炭等资源，但水资源却十分丰富，堪称“取之不尽，用之不竭”。不过奇怪的是，日本岐阜县却在1000米的地下储藏了5万吨纯净水，他们究竟意欲何为？

由此可见，人类对宇宙的探索从未停止过，大到星体，小到中微子，只要这世上还存在未解之谜，就会有人一直为之奋斗。有句话说得好：好奇才是前进的驱动力，宇宙是神秘的，同样也是精彩的，终有一天，人类会揭开全部的谜底。

2. “超纯水”是怎样的，日本为何要在地下储存了五万吨

“超纯水”是怎样的，日本为何要在地下储存了五万吨？

如果我们要问哪里的水是最清澈的，那么答案大概率就是东京大学在日本岐阜县飞驒市神冈町茂住矿山地下1000米处修建的超级神冈探测器，在这里储存在5万吨超纯水。这5吨超纯水的纯净程度几乎是人类技术所能够做到的极限，没有任何杂质、离子甚至是没有任何空气溶解在水中。那么问题来了，为什么在这地下1000米深度储存5万吨超纯水，到底有什么用意呢？

3. 日本超纯水储存用来干嘛

日本超纯水储存用来工业领域和医药领域以及光学领域。与其他水相比较而言，超纯水非常干净，可以理解为没有任何杂质，就连空气中的各种分子都没有，只有水分子，因此超纯水都需要经过蒸馏、去离子化、反渗透技术等各种技术深度处理，一般工艺都很难达到。

超纯水资料

超纯水最初是美国科技界为了研制超纯材料应用蒸馏、去离子化、反渗透技术或其它适当的超临界精细技术生产出来的水，如今超纯水已在生物、医药、汽车等领域广泛应用。这种水中除了水分子H20外，几乎没有什么杂质，更没有细菌、病毒、含氯二恶英等有机物。

当然也没有人体所需的矿物质微量元素，超纯水无硬度，口感较甜，又常称为软水，可直接饮用，也可煮沸饮用。

4. 日本在地下1000米深处，储存了5万吨超纯水，20多年来目的何在

日本作为一个岛国， 自然资源并不丰富，经常要向别国进口石油、煤炭 ，但凡事都有利有弊，日本虽然极度缺乏工业原料，但却是个水资源大国。

在世界水资源匮乏的现在，水资源已经成为世界性的问题。但 日本作为一个水资源大国，却在一个偏远城市的地下藏起了5万吨超纯水 ，这是怎么回事？难道说又是日本的阴谋吗？

日本为什么要储存这么多超纯水？

超纯水，顾名思义就是超级纯净的水， 电阻率达到18 MΩ*cm（25 ）的水就称之为超纯水 。超纯水并不常见，一般只有在实验室才会用到。

因为这种水， 除了水分子外，几乎没有什么杂质， 不仅没有细菌，也没有人体所需的矿物质微量元素。如果意外喝下去，还会引起细渗透压变化，导致细胞膨胀甚至破裂，对人体造成损伤。

那日本储存这么多的超纯水来做什么？这些水又不能喝。答案是， 为了探测中微子 。

在上个世纪80年代，日本为了探测质子衰变，在岐阜县的一个废弃矿山的矿井中，修建了一个名叫 “神冈核子衰变实验”的神秘建筑， 完工后整个建筑呈圆柱形，高16米，直径15.6米，装有3000吨水和大约1000只光电倍增管。

起初因为灵敏度不够，没有达到探测目的，就在1985年开始扩建，这极大地提高了探测器的灵敏度。于是在87年2月，神冈探测器与美国的探测器共同发现了 大麦哲伦星云中超新星1987A爆炸时产生的中微子， 这是人类首次探测到太阳系以外的天体产生的中微子。

这次探测给了日本研究人员极大地鼓舞，又对实验室进行了扩建，耗资1亿美元建造了更大的探测器，也就是今天的“ 超级神冈探测器” 。其中的探测物质从3000吨超纯水，增加到50000吨超纯水，各方面全面升级，可谓是鸟枪换炮。

1996年，“超级神冈探测器”正式被投入使用，探测范围从原来的探测质子的衰变，扩展到寻找太阳、地球大气的中微子， 并观测银河系内的超新星爆发。

自1998年，超级神冈探测器开始发布中微子探测结果起， 就给日本科学界带来了多个诺贝尔物理学奖桂冠 ，例如小柴昌俊（2002年）以及梶田隆章（2015年）。

什么是中微子？

现代科学证实， 人类所在的物质世界，是由各种基本粒子构成的， 中微子也是组成自然界的基本粒子之一，是轻子的一种。

不过中微子却有着非常奇特的性质， 虽然它的数量之多，在宇宙中无处不在，但却基本不与其他物质进行相互作用，是个中性物质， 因此就算每秒钟通过我们眼睛的中微子数十亿计，我们也浑然不觉，被称为宇宙“隐身人”。

最初提出中微子设想的是匈牙利物理学家泡利，当时的科学家在研究β衰变（即原子核辐射出电子转变成另一种核）时，发现在这个过程中有一部分能量不知去向。于是开始开始质疑能量守恒定律，但年仅30岁的泡利坚信能量守恒定律，于是提出非凡的猜想：在此过程中， 必定还有一种不带电的、质量极小的与物质相互作用极弱，以至于无法探测到的新粒子放出来，是它带走了那一部分能量。 他把这种未知的粒子叫做“小中子”，就是现在说的“中微子”。

1942年，美国物理学家艾伦按照我国物理学家王淦昌提出的方法， 首次通过实验间接证实了中微子的存在。

在泡利提出“中微子假说”后的26年后，也就是1956年美国加利福尼亚大学莱因斯教授带领的团队，通过把400升醋酸镉水溶液作为靶液，放入新投入使用的核反应堆中（作中微子源），每小时测得2.8个中微子，这个结果与泡利的理论预测完全一致。 因为在实验中直接观测到了中微子，莱因斯于1995年获得诺贝尔奖。

中微子，作为宇宙中的基本粒子之一， 它们的速度非常接近光速，而且个头小、不带电，只参与非常微弱的弱相互作用和引力相互作用。 而且这种力的作用距离极短（小于10^-17米），这个范围其实就是原子核内的夸克层面。

因为中微子，不与其他物质反应的性质，导致科学界花费了接近30年才直接观测到中微子。直到后来，科学家发现，中微子在水中穿行时，又极小的概率与水中的氢原子与氧原子发生反应。由于光在水中的速度只有真空中的75%，而接近光速的中微子，在水中的速度比光还快， 中微子在水中的“超光速”会发出一种独特的辐射光，切伦科夫辐射光。

而日本之所以会在地深处1000米的地方装上5万吨超纯水， 一个是为了更好地与中微子反应，另一个就是为了避免接收到出中微子外其他的宇宙射线， 保证中微子发出的切伦科夫辐射光能被准确的记录下来。

为了记录这些辐射光，科学家在超级神冈探测器的内壁上 设置了1.12万个光电倍增管 ，其功能是 将辐射光信号尽可能地放大（可以高达1亿倍） 。工作时，这一万多个光电倍增管就是一万多只眼睛，它们在黑暗中忠实的记录着中微子在超纯水中反应发出的切伦科夫辐射光信号。

事实证明这个装置十分有效，不仅首次 观测到超新星爆发时散射的中微子 ，还观测到来自太阳系的中微子。

是的，这些会“隐身”的中微子就是来自于太阳。 太阳这个巨大的恒星，相当于一个大型的热核反应堆，无时不刻进行着聚变反应， 向宇宙散发出无数的中微子，因为地球没有完全接受到来自太阳的中微子，所以无法估计中微子的数量有多大。

根据物理学家的研究表明， 太阳每产生3个光子就会伴随产生两个中微子， 但在相当长的时间里，地球上观测到的中微子数量只有理论的三分之一，这就是美国科学家戴维斯发现太阳中微子失踪之谜，他也因此获得了2002年的诺奖。

我们不禁会想这剩下的三分之二的中微子跑到哪里去了，凭空消失了吗？直到1987年观测到的一场超新星爆炸，那些产生的中微子并没有像太阳中微子一样消失了三分之二， 于是科学界猜想，中微子可能不止一种，而是有三种，并且相互之间还可以互相转化， 这就是日本东京大学教授小柴昌俊提出的“中微子震荡”假设。在2001年加拿大SNO实验也证实了失踪的太阳中微子转换成了其它中微子。证实了中微子之间可以互相转化，并且中微子的数量不止一种。

现代科学研究告诉我们， 中微子的种类上限为3，即有3种中微子。 除了上述发现的电子型中微子之外，还有μ型中微子（1962年发现）和τ型中微子（1975年发现），每一种中微子都有相同的反中微子。

中微子的作用

一、获得恒星内部的消息

因为中微子是质量极小的不带电的基本粒子。它广泛存在于宇宙的每一个角落， 平均每立方厘米就有300个左右，比其他所有的粒子多出数十亿倍， 对整个宇宙有着举足轻重的地位。

而且因为它几乎不与一般的物质产生相互作用，在恒星内部的中微子可以不受拘束地跑出恒星表面，因此只要探测到这些来自于恒星内部的中微子可以获得有关其内部的信息。 得到太阳、超新星乃至整个宇宙内部的演化过程和内部结构的规律。

二、地质学

此外，由于中微子与物质相互作用的截面会随着中微子能量的提升能增大，利用高能加速器对中微子进行加速，产生的定向照射地层，与地层物质性互作用相互作用会产生内局部震动， 能够实现对深层地质的扫描和勘探。

而且地球内部的放射性元素衰变也会产生中微子， 捕捉这些中微子就可以得到地球内部结构的精确数据和演进规律， 让埋在地球深处的奥秘一览无遗。

三、核反应过程的诊断

也许中微子最明显的应用就是在核反应堆中。这一领域正在积极发展，并基于这些粒子正在创建各种传感器，从而能够实时监测核电站反应堆的功率，并了解其燃料的复合成分。

四、军事领域

1、 中微子雷达

因为核反应会产生大量的中微子，中微子可以轻易地穿透各种障碍物。所以通过中微子信号的探测可以发展出中微子雷达，实现对深海核潜艇和地下核设施的精准定位。

2、中微子武器

主要用于销毁敌人的核武器库。利用加速产生的中微子束定向照射核材料，可以将核材料点燃和销毁。

3、中微子天文学

通过中微子可以任意穿行恒星内外之间，通过研究这些中微子，可以发现甚至非常遥远天体的属性。因为任何恒星，其本质上都有一个热核反应堆，它们都会发射出大量的中微子。在研究过程中，科学家发现，随着恒星年龄的增长，它形成的粒子的数量在逐渐减少。在“临终时刻”，恒星会失去高达90%的中微子，这就是为什么中微子开始冷却的原因。

4、通讯方式

在这一领域，中微子还没有被真正使用，因为这些技术只停留在理论上。从1970年起美国就有科学家开始研究以中微子为载体的通信技术，因为中微子可以无障碍地任意穿行在事物内部，所以这就极大地促进数据在任何地方的传输，到地球的任何地方，甚至到达地表深处，认为中微子可以胜任全球点对点无线直连以及地面和深海之间电磁波难以完成的通信任务。而且这种通信技术还不会对人体造成辐射伤害，可以说是一种清洁、高效的电子通信方式。

结语

人类的 科技 在不断的进步，从预言中微子到发现，最终证实中微子的存在，科学界花了一个世纪的时间， 但目前我们对于中微子还知之甚少。

日本在2019年发布将升级超级神冈探测器，为储水26亿吨的顶级神冈探测器，将拥有数倍超级神冈探测器的实力， 我国的江门中微子实验，将最早于2022年开始收集数据， 这个位于地下700多米深的中微子探测设施将进一步揭开中微子的神秘面纱。

5. 日本准备5万吨“超纯水”，将其储存在地下近20年，为了啥

在我们生活中水是被称之为生命之源，如果世界上没有了水，那我们人类就很难以生存下去了，虽然说地球上有7成多的面积被海洋覆盖，但是人类能直接饮用的水却不到其中的五十分之一，但在这个时候，日本在地下储存了5万吨纯净水，存在地下20年到底是为了什么？

开始的时候有许多人猜想，难道日本储存这些超纯水是为了准备以后用吗？毕竟在地球上能够使人类直接使用的水是非常少的，现在各个国家都在提倡节约用水，可想而知谁的珍贵性了。

然而就在日本的科学家发现他们研究的都没什么用，就在准备放弃研究的时候，在美国的科学家却在南极洲完成了这一个伟大的实验，在水里面发现了微子的运动，日本就发现其实是可以完成的，只是他们还没有找到方式，所以他们的实验还未放弃，到现在还在继续的研究下去。

6. 日本在地下存放了5万吨超纯水，他们的目的是什么

顾名思义，所谓超纯水就是指非常纯净的水，电阻率达到18兆欧姆·厘米（25 ）的水就可以称为超纯水。为什么水的纯净度会与电阻率有关呢？这是因为水本身是电的不良导体，水中的杂质越少，电阻率就越大，相应的其导电性能就越小。

尽管超纯水在自然界中是不存在的，但人类却可以自己动手来制备，通常来讲，超纯水的制备量都很少，不过凡事都有例外，日本东京大学的科学家就在地下存放了5万吨超纯水。那么他们的目的是什么呢？答案就是探测宇宙中的“隐身粒子”——中微子。

中微子是宇宙中的一种基本粒子，它们的运动速度通常都非常接近光速，强相互作用力和电磁力都不会对中微子产生作用，而由于中微子的质量又极小（一般小于电子质量的100万分之1），因此引力对它的作用也几乎等于零，也就是说，四大基本力中有三种都对中微子无效。

弱相互作用力对中微子有效，不过这种力的作用距离极短（小于10^-17米），这个范围其实就是原子核内的夸克层面。简单来讲就是，只有中微子直接撞上了原子核内的夸克，科学家才有可能探测得到它们，那这种概率有多大呢？我们不妨来看一下数据。

原子、夸克和中微子直径的数量级分别为为10^-10米、10^-18米和10^-20米，也就是说，如果把中微子放大成一颗直径1厘米的小球，那么按照相同的比例放大，原子的直径就有10万公里，而位于这个原子中心的夸克的直径则却有1米。

由此可见，中微子击中夸克的概率可以说低得令人发指，所以在绝大多数时候，中微子都是直接穿过原子，我们根本就察觉不到，正因为如此，中微子也被称为“隐身粒子”。

宇宙里中微子的数量相当巨大，对我们地球人而言，平均每秒钟就有数十万亿个中微子穿过我们的身体。由此可见，尽管中微子撞上夸克的概率极低，但在如此多的中微子里，仍然可能会有极少的一部分会与地球上的物质产生互动。

因此科学家只需要建造一个巨大的“靶子”，并对其进行严密的监测，就可能探测得到中微子，而日本在地下存放了5万吨超纯水的目的，就是建造这样一个“靶子”。

这个项目全称为“超级神冈中微子探测实验”（Super-Kamioka Neutrino Detection Experiment），科学家将超纯水装在一个直径39.3米、高41.4米的不锈钢圆柱形容器之内，被深深地埋在日本岐阜县飞驒市神冈町的一处深达1公里的废弃矿井中。

为了保证水的纯净度，这里的空气都是净化处理过的，而容器里的超纯水更是会被不停地进行循环净化，去除掉其中所有能够被去除的杂质。科学家认为，在地下1公里处，可以有效地避免地球表面的各种干扰，而超纯水又几乎是完全透明的，这样就可以大幅度地提高发现中微子的可能性。

当中微子撞上了原子核中的夸克之后，会产生电子和μ子（μ子和电子一样属于轻子，其质量大约为电子的200倍，半衰期只有2.2 x 16^-6秒），这些电子和μ子的速度极快，甚至会超过光在水中的速度，在这种情况下，就会产生切连科夫辐射，从而释放出非常微弱的光信号。

为了探测这些光信号，科学家在这个容器的内壁上设置了1.12万个光电倍增管（上图中的金色圆球），其功能是将光信号尽可能地放大（可以高达1亿倍）。

在处于工作状态的时候，这些光电倍增管就像是1万多只眼睛一样在黑暗中“盯”着容器里的超纯水，静静地等待着某个来自宇宙深空的中微子一头撞在夸克上所发出的那么一丁点微光。

如此精心的安排没有白费，迄今为止，该项目已经多次探测到了中微子，从此拉开了中微子天文学的序幕，而日本科学家也因此获得了两个诺贝尔物理学奖（分别为2002年和2015年）。顺便讲一下，该项目其实还有另外一个目的，那就是探测质子衰变，不过这一目标始终没有实现。

7. 日本在地下1千米深处，储存5万吨超纯水，20多年来目的何在

地球虽然是一个“水球”，但是地球能够供人饮用的纯净水并不是很多！如今，水资源也成为了世界上最关注的话题之一.

根据统计，现在人类能饮用的淡水已经越来越少，在水资源日益减少的情况下，日本竟然“偷藏”了5万吨水在地下，这是怎么回事？

日本之所以储存了5万吨淡水，并不是有什么见不得人的目的。

“超级神冈探测器”是日方投资巨款所研究出来的高科技设备，它的作用远不止这些，其实它还有不少的潜能未被发掘，科学的道路上从来都不是平坦的，但我们要相信，未来“超级神冈探测器”还会有更多的发现。