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探索宇宙的奥秘，预测宇宙的未来，这是人类千百年来的梦想。2002年诺贝尔物理学奖表彰的就是这一领域的两项重大成果。这两项成果一项是戴维斯和小柴昌俊在“探测宇宙中微子”方面取得的成就，这一成就导致了中微子天文学的诞生；另一项是贾科尼在“发现宇宙Ｘ射线源”方面取得的成就，这一成就导致了Ｘ射线天文学的诞生。
捕获中微子：如在海底捞到了针
中微子是宇宙间的“隐身人”，是一种非常小的基本粒子，几乎不与任何物质发生作用，因此尽管每秒有上万亿个中微子穿过我们的身体，但我们很难发现它的踪影。早在1930年，著名物理学家泡利（1945年诺贝尔物理学奖获得者）就预言了这种神秘粒子的存在，但科学家用了25年的时间才证实了这一预言。
诺贝尔奖委员会称戴维斯是20世纪50年代惟一一位敢于探测太阳中微子的科学家。后来科学家发现，中微子可能与氯原子核发生反应生成一个氩原子核和一个电子，探测是否生成氩原子核就可证实中微子的存在。但这种可能性非常小，诺贝尔奖委员会称这“相当于在整个撒哈拉沙漠中寻找一粒沙子”。为了捕获中微子，戴维斯领导研制了一个新型探测器，它的主体是一个注满615吨四氯乙烯液体的巨桶，埋藏在美国的一个矿井中。在30年的探测中，他共发现了来自太阳的约2000个中微子，并证实了太阳是靠核聚变提供燃料的。
中微子有可能与水中的氢和氧原子核发生反应，产生一个电子，这个电子可引起微弱的闪光，探测这种微弱的闪光就可证实中微子的存在。小柴昌俊在日本领导研制的另一个中微子探测器利用的就是这一原理。
追踪Ｘ射线：寻找黑洞和暗物质
2002年诺贝尔物理学奖表彰的另一项成果与Ｘ射线有关。包括太阳在内的所有恒星都发射电磁波，其中包括可见光和我们看不见的其他电磁波，比如Ｘ射线。其实，每时每刻都会有大量的宇宙射线到达地球，但包括Ｘ射线在内的多数宇宙射线都被大气层吸收了，因而在地面上很难发现它们的踪影。为了揭开宇宙Ｘ射线之谜，必须向太空发射探测器。贾科尼领导研制了世界第一个宇宙Ｘ射线探测器——爱因斯坦Ｘ射线天文望远镜。这一探测器于1978年进入太空，它首次提供了精确的宇宙Ｘ射线图像，在此基础上科学家获得了大量新发现。此外，贾科尼在世界上第一次发现了太阳系外的Ｘ射线源，第一次证实宇宙存在着Ｘ射线背景辐射，他还探测到了可能来自黑洞的Ｘ射线。1976年，贾科尼倡议研制更为强大的钱德拉Ｘ射线望远镜。这一探测器直到1999年才进入地球轨道。天文学家希望借助钱德拉Ｘ射线望远镜，能够加深对暗物质和黑洞的认识。
未来宇宙：“大坍塌”还是大膨胀？
获奖的两项成果均涉及对宇宙未来的研究。中微子有没有质量，暗物质到底有多少，这关系到宇宙总质量的大小。科学家认为，如果宇宙总质量大于某个数值，宇宙将在自身引力作用下停止膨胀，并开始“大坍塌”；如果小于或等于某个数值，则宇宙将一直膨胀下去。由这两项成果开拓的科研新领域必将揭示更多的宇宙奥秘，这些新答案将直接补充甚至改写现有的基本理论。
新华社记者 姜岩 魏忠杰 钱铮
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