地球上最清的水有多清？

源济

地球上最清的水有多清？

知乎日报 2022-01-02 21:00

题图来源：《海洋星球》

编辑：粉色的兔子

水是生命之源，我们平时喝的水看上去清澈透明，没有任何杂质，但其中也溶解许多的离子和空气～

那么想要得到世界上最清的水需要什么条件？

地球上最清的水有多清？

答主：Yi Yang（3.4w+赞同）

最纯净的⽔有上限，那就是除了⽔什么都没有：没有悬浮的杂质，没有溶解的离⼦，甚⾄没有溶解的空⽓。

虽然这只是理论上的上限，但是⽬前确实可以通过种种⼿段，制备出来这样的超纯⽔，纯到不导电，电阻率达到 18 兆欧姆·厘⽶，是优良的绝缘体。

然⽽问题是，这样的⽔装⼀瓶拿给我，看上去和纯净⽔，甚⾄不纯净的矿泉⽔都是⼀样的，看不出来谁更清。

所以想要说哪⾥的⽔最清，还有⼀个很重要的因素，就是⽔要多，多才能看得出来清。

如果有个地⽅，有⼀⼤桶⼏乎绝对透明的⽔，这个桶⽐⼀栋楼还⼤，是不是很想去看看。

这个地⽅在⽇本。

在⽇本岐⾩县⻜驒市神冈町的茂住矿⼭地下 1000 ⽶之下的地⽅，东京⼤学建造了⼀座探测器，叫超级神冈探测器，可以探测来到地球的中微⼦。

中微⼦的特性是速度接近光速，静⽌质量极⼩。对于中微⼦来说，整个地球⼏乎是透明的。

也就是说，每时每刻都有⾮常多的中微⼦穿过整个地球，⽽没有和地球上的任何东⻄产⽣互动，当然也就不会被我们探测到。

⽽其中极⼩的⼀部分会在穿过地球的时候极其幸运地与地球上的物质产⽣作⽤，⽽这个中微⼦探测器就是要在这些极其幸运的事件发⽣的时候，找到中微⼦留下的线索。

这个极其幸运的事件就是中微⼦⼀头撞在原⼦核上。原⼦核的直径只有原⼦的⼏万分之⼀，原⼦核之间则是⼴袤的空间。这也是地球对中微⼦⼏乎透明的根本原因。

如果原⼦是⼀个 20 平⽶的房间，原⼦核就是⼀个⼀根头发切出来的⻓宽⼀致的头发丁。如果⼀个中微⼦⾜够幸运撞到⼀个原⼦，还需要在这个房间⾥找到那个头发丁。

⽽去撞这个头发丁的⼩⼦弹，直径是头发丁的⼀亿分之⼀。

⼀旦当这个幸运事件发⽣，中微⼦与原⼦核相撞之后，会释放出轻粒⼦，⽽轻粒⼦会进⼀步产⽣切连科夫辐射，释放出紫外频段的光，甚⾄可⻅光。

所以为了看到中微⼦留下的那⼀点点线索，我们需要⼀个⾜够⼤的靶⼦，还需要很多眼睛盯着这个靶⼦。

这个靶⼦就是⽔，5 万吨的超纯⽔，放在⼀个不锈钢⼤桶⾥⾯，相当于把 20 个奥运会标准泳池的⽔倒在⼀个桶⾥⾯。光是装满这个桶，就⽤了 2 个⽉的时间。

这个桶直径 39.3 ⽶，深度 41.4 ⽶。相当于⼀个单层 1200 平⽶，13 层的⾼楼。

⽽眼睛则是⼀万多个光电倍增管。就是上图中的金色的圆球。光电倍增管可以把光信号放⼤ 1 亿倍，使得极其微弱的光信号也可以被检测到。

⽽这⼀切，需要浸没在满满⼀桶超纯⽔⾥⾯。如果⽔不够纯净，就会带来⼲扰，让中微⼦留下的那⼀点点线索淹没在噪⾳⾥。

这就意味着，在光学意义上，这桶⽔是⼏乎绝对透明的，这样⼀个可⻅光透明的靶⼦，才能让这⼀万多只眼睛可以发现中微⼦经过的痕迹。

为了维持这⼀桶⽔的纯净，这些⽔会不断的被循环净化，除掉⾥⾯的颗粒物，电解质，甚⾄溶解在⽔中的空⽓，将⽔的电阻率维持在 18.2 兆欧姆·厘⽶，⼏乎达到⽔的理论极限。

甚⾄这个桶⾥⾯剩余的空⽓，也是净化过的空⽓，甚⾄移除了空⽓中的氡⽓，以避免氡⽓辐射带来的⼲扰。

这个中微⼦探测器位于地下 1000 ⽶的废弃矿井中，⽬的就是尽可能地隔绝宇宙射线或⼈类活动的⼲扰。这⾥除了这⼀桶⽔和⼀万多只眼睛之外，什么都没有。

它们就这样在地下 1000 ⽶的⿊暗中，等待某个中微⼦穿过茫茫宇宙，幸运地⼀头撞到某⼀个⼩⼩的原⼦核，发出那么⼀点点的微光。

听起来是不是很寂寞。这还不是最寂寞的。超级神冈探测器（及其前身神冈探测器）建设的初衷，是观测这个宇宙的⼀个⾮常基础的问题：质⼦衰变。

20 多年过去了，暂时还没看到。怕什么真理⽆穷。