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中微子武器

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菅原宽孝(Hiritaka Sugawara)曾是日本颇有名气的粒子物理学理论家,在20世纪90年代担任过日本高能加速器研究机构(KEK)的总主任,为推动亚洲高能物理学实验的发展做出了贡献。2003年春天,刚刚退休的菅原与两位日本学者合作,在网上贴出了一篇别出心裁、震惊世界的奇文,题目是“利用超高能中微子束流摧毁原子弹”(arXiv:hep-ph/0305062)。
在这篇旨在献给日本中微子之父小柴昌俊的学术论文中,菅原等人提出了一个能让核武器持有者身处险境的想法:制备能量高达1000万亿电子伏(1000 TeV)的中微子束流,然后将它射向地球上任何一个地方的核武库,摧毁或引爆核弹头,从而达到阻碍各国发展核武器和实现核裁军的目的。这种假想的中微子武器采用的基本原理是中微子的弱相互作用性质:一方面,中微子可以轻易穿越地球屏障,并穿透核武库的所有保护层;另一方面,超高能量的中微子束流在传播过程中与周围的物质发生相对较强的相互作用(其反应截面正比于中微子的能量),沿途产生大量强子,这些高能强子(尤其是中子)打到核弹头内的钚或铀元素后会触发核裂变反应,起到点燃核弹头的作用,从而使之熔化、蒸发或爆炸。


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2026-01-21 08:58:44
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所设想的中微子反核武器装置虽然要求的中微子束流能量较低,但也很难实现。一般说来,从两个加速器中引出的中微子和反中微子束流具有固定的方向,要想让它们恰好在地球另一端的核武库中实现有效对撞并产生足够数量的Z粒子,操纵者必须精确知晓三者的方位,并保证高强度束流的准直性。这使得该想法的技术难度大增而实用性大打折扣,核弹头通常是可移动的,但加速器的位置却必须固定。能量处于450亿电子伏附近的中微子束流也会和大气中微子发生反应而导致损耗,原因在于后者的能量在很大程度上处于100至1000亿电子伏的范围。
所以我们有理由相信,开发中微子武器仍旧只是一个遥不可及的梦想,而且利用它来摧毁核武库的后果很可能是灾难性的。除非中微子束流的远程攻击能够保证核弹安全地分解并失效,否则一旦引发任何形式的核爆炸,其后果都与常规的核打击没有本质区别,而且从根本上背离了核裁军的目的。
《科学世界》2014年第4期


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中微子可以成为实用武器,但是不是这样的。


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