地球上最快的东西是什么？
据美国趣味科学网站3月2日报道，飞船发射升空，赛车在赛道上飞驰，猎豹飞奔向猎物——在我们的地球上，有许许多多以高速见长的事物。
地球上最快的物质是什么？答案取决于你如何定义“物质”和“地球上”。一些速度最快的物质，如中微子和光子，是无法用肉眼看到的。
最容易想到的答案是光。光在真空中的传播速度高达每秒30万千米。我们所知道的宇宙中的任何物质都无法超过这一速度。
不过，光是物质吗？物理学家对此并不完全认同。有人说不是，因为光没有质量。其他人认为是——由于量子力学的奇特之处，光既是波，也是粒子。大多数物理学家都认为粒子是物质。
美国犹他大学物理学家约翰·马修斯说，在太空的真空环境中，这些被称为光子的粒子是速度最快的。
在地球上，情况更复杂一些，除非你身处一个真空房间。光子一旦到达地球大气层，就会稍稍放慢速度。在一些情况下，可能存在速度比它还快的竞争者。马修斯说，这是因为并非所有粒子都会像光子那样被大气层减缓速度。
马修斯的团队探测到了超高能宇宙射线发射的几种高速粒子。其中一种被称为“天啊粒子”，是他的同事在1991年探测到的，科学家至今仍无法确定这种高能宇宙射线来自哪里。
这些粒子一开始在真空中以极其接近光速的速度传播。但马修斯说，当它们撞击地球大气层时，“它们的性质决定了它们会继续高速前进。所以它们在大气层中的传播速度会超过光速”。
这使“天啊粒子”成为地球上有质量的、速度最快的物质之一，但它们并非排名第一。美国威斯康星大学麦迪逊分校粒子物理学家贾斯廷·范登布鲁克说，中微子才是第一名。
“天啊粒子”很可能是一种质子，或者至少类似质子的物质——它比普通的亚原子粒子大很多。中微子的质量至少是质子质量的100亿分之一，因此按照物理学基本规律，如果获得同样多的能量，它可以更快的速度前进。
尽管中微子在理论上可以很快移动，但在实践中却很难追踪它们。范登布鲁克说：“中微子以害羞著称。”
在南极进行的一项名为“冰立方”的长期实验中，物理学家将探测器放置在一个体积为1立方千米的冰块内，希望找到高能中微子。在冰块内部，拥有足够多能量的中微子的移动速度可以比光更快。当高能中微子与冰块中的一个原子核发生碰撞时，它可以产生带电的亚原子粒子，其速度也比光速快。这些快速的粒子发出被称为契伦科夫辐射的闪光，让中微子可以被间接探测到。
2016年，该项目科学家探测到了迄今发现的能量最高的中微子。
美国洛斯阿拉莫斯国家实验室物理学家比尔·路易斯说：“据我们所知，这是目前发现的最快的粒子。”任何有质量的粒子都无法达到光在真空中的传播速度，但如果它的质量很轻，而且能量极大，那么它可以非常接近光速。
有多么接近呢？范登布鲁克用9这个数字来帮助人们理解物质的速度。如果一种物质以99.99%的光速移动，可以说它有4个9。范登布鲁克说，2016年探测到的超高速中微子有33个9。根据他的计算，“天啊粒子”可能有20至24个9。这种粒子的能量更大，但质量也更大。
相比之下，人造粒子加速器(如欧洲核子研究中心的大型强子对撞机)产生的粒子的最快速度，只有7个9。
范登布鲁克说，这些创纪录的超高速粒子“是宇宙中的天然粒子加速器产生的，我们不知道它们是如何运作的，但这确实告诉我们，与人类相比，自然的力量是多么惊人”。
2020年12月12日，在深圳大亚湾核电基地，参与我国第一代中微子实验装置退役仪式的嘉宾拍摄中微子探测器模型。（新华社）
据美国趣味科学网站3月2日报道，飞船发射升空，赛车在赛道上飞驰，猎豹飞奔向猎物——在我们的地球上，有许许多多以高速见长的事物。
地球上最快的物质是什么？答案取决于你如何定义“物质”和“地球上”。一些速度最快的物质，如中微子和光子，是无法用肉眼看到的。
最容易想到的答案是光。光在真空中的传播速度高达每秒30万千米。我们所知道的宇宙中的任何物质都无法超过这一速度。
不过，光是物质吗？物理学家对此并不完全认同。有人说不是，因为光没有质量。其他人认为是——由于量子力学的奇特之处，光既是波，也是粒子。大多数物理学家都认为粒子是物质。
美国犹他大学物理学家约翰·马修斯说，在太空的真空环境中，这些被称为光子的粒子是速度最快的。
在地球上，情况更复杂一些，除非你身处一个真空房间。光子一旦到达地球大气层，就会稍稍放慢速度。在一些情况下，可能存在速度比它还快的竞争者。马修斯说，这是因为并非所有粒子都会像光子那样被大气层减缓速度。
马修斯的团队探测到了超高能宇宙射线发射的几种高速粒子。其中一种被称为“天啊粒子”，是他的同事在1991年探测到的，科学家至今仍无法确定这种高能宇宙射线来自哪里。
这些粒子一开始在真空中以极其接近光速的速度传播。但马修斯说，当它们撞击地球大气层时，“它们的性质决定了它们会继续高速前进。所以它们在大气层中的传播速度会超过光速”。
这使“天啊粒子”成为地球上有质量的、速度最快的物质之一，但它们并非排名第一。美国威斯康星大学麦迪逊分校粒子物理学家贾斯廷·范登布鲁克说，中微子才是第一名。
“天啊粒子”很可能是一种质子，或者至少类似质子的物质——它比普通的亚原子粒子大很多。中微子的质量至少是质子质量的100亿分之一，因此按照物理学基本规律，如果获得同样多的能量，它可以更快的速度前进。
尽管中微子在理论上可以很快移动，但在实践中却很难追踪它们。范登布鲁克说：“中微子以害羞著称。”
在南极进行的一项名为“冰立方”的长期实验中，物理学家将探测器放置在一个体积为1立方千米的冰块内，希望找到高能中微子。在冰块内部，拥有足够多能量的中微子的移动速度可以比光更快。当高能中微子与冰块中的一个原子核发生碰撞时，它可以产生带电的亚原子粒子，其速度也比光速快。这些快速的粒子发出被称为契伦科夫辐射的闪光，让中微子可以被间接探测到。
2016年，该项目科学家探测到了迄今发现的能量最高的中微子。
美国洛斯阿拉莫斯国家实验室物理学家比尔·路易斯说：“据我们所知，这是目前发现的最快的粒子。”任何有质量的粒子都无法达到光在真空中的传播速度，但如果它的质量很轻，而且能量极大，那么它可以非常接近光速。
有多么接近呢？范登布鲁克用9这个数字来帮助人们理解物质的速度。如果一种物质以99.99%的光速移动，可以说它有4个9。范登布鲁克说，2016年探测到的超高速中微子有33个9。根据他的计算，“天啊粒子”可能有20至24个9。这种粒子的能量更大，但质量也更大。
相比之下，人造粒子加速器(如欧洲核子研究中心的大型强子对撞机)产生的粒子的最快速度，只有7个9。
范登布鲁克说，这些创纪录的超高速粒子“是宇宙中的天然粒子加速器产生的，我们不知道它们是如何运作的，但这确实告诉我们，与人类相比，自然的力量是多么惊人”。
2020年12月12日，在深圳大亚湾核电基地，参与我国第一代中微子实验装置退役仪式的嘉宾拍摄中微子探测器模型。（新华社）
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