第四種中微子存在證據尚未發現

業界 | 2021-10-29 15:17:03
時間:2021-10-29 15:17:03   /   來源: 科技日報      /   點擊數:()

20多年前,科學家提出利用第四種中微子——惰性中微子來解釋物理實驗中的一些異?,F象,自此便開始了搜索這種中微子的漫漫之旅。這種中微子的出現將改變我們對宇宙的根本認知,但據美國費米國家實驗室官網27日報道,該機構主導的國際MicroBooNE實驗首批結果出爐,四項分析都顯示,沒有發現惰性中微子存在的證據,且結果與粒子物理學標準模型吻合:只有不多不少三種中微子。

中微子是自然界基本粒子之一,呈電中性,非常小,很少與其他物質相互作用。有三種已知類型的中微子:電子中微子、繆子中微子和陶子中微子,它們可以“中微子振蕩”這種特殊方式彼此“變身”。

中微子身上有很多未解之謎,是揭示宇宙在最小尺度下如何運行的獨特窗口。從大約20年前開始,來自兩個實驗的數據讓研究人員困惑不已:20世紀90年代,美國洛斯阿拉莫斯國家實驗室的液體閃爍體中微子探測器LSND發現了比預期更多的粒子相互作用。2002年,費米實驗室的MiniBooNE實驗也發現了比計算預測更多的粒子事件。此后,科學家們也報告稱,發現放射源和反應堆中微子實驗存在電子中微子丟失現象。

鑒于此,科學家提出用第四種中微子——惰性中微子來解釋這些異常情況,惰性中微子只對重力作出反應,可能會影響中微子振蕩的方式,在數據中留下其獨有的特征。

MicroBooNE中微子探測器重170噸,自2015年以來一直在運行,來自5個國家36個機構的近200名科研人員使用尖端技術記錄中微子事件的3D圖像,并詳細研究粒子之間的相互作用。

MicroBooNE聯合發言人、耶魯大學物理學教授邦妮·弗萊明說:“MicroBooNE通過多種類型的相互作用以及多重分析和重建技術進行了非常全面的探索,給出了相同結論:我們沒有看到任何惰性中微子存在的跡象,我們對最新結果非常有信心。”

研究人員表示,MicroBooNE的最新結果或許將成為中微子研究的轉折點。對于中微子數據中出現的異?,F象,或許無法再使用惰性中微子予以解釋??茖W家正在研究其他可能性,包括中微子碰撞過程中產生的光或暗物質,以及標準模型之外的新物理學等。

研究人員指出,意大利ICARUS中微子探測器將很快開始收集物理數據;短基線近探測器將于2023年上線;深地下中微子實驗則通過讓中微子穿越1300公里的旅程來研究中微子振蕩。這些中微子實驗將使研究人員更深入揭示中微子的秘密。(記者劉霞)

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