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中微子的结果预示着物理学的新篇章
发布时间: 2021/10/29
  一直在寻找宇宙重要组成部分的科学家们表示,物理学的新篇章已经开启。
  一项重大实验已被用于寻找难以捉摸的亚原子粒子:构成我们日常生活的物质的关键组成部分。
   
  搜索未能找到被称为惰性中微子的粒子。
  现在,这将引导物理学家走向更有趣的理论,以帮助解释宇宙是如何形成的。
  科学与技术设施委员会 (STFC) 的执行主席 Mark Thomson 教授为英国对 Microboone 实验的贡献提供资金,他将这一结果描述为“非常令人兴奋”。
  那是因为相当大比例的物理学家一直在基于惰性中微子的存在是可能存在的基础上发展他们的理论。
  “这已经存在很长时间了,引起了很多兴趣,”汤姆森教授告诉 BBC 新闻。
  “这个结果非常有趣,因为它对粒子物理学和宇宙学的新兴理论产生了影响。”
  Microboone 实验位于伊利诺伊州巴达维亚的美国费米国家加速器实验室 (Fermilab) - 就在芝加哥郊外。但是来自许多国家的物理学家参与了该项目。
  中微子是弥漫在宇宙中的幽灵般的亚原子粒子,但几乎不与我们周围的日常世界相互作用。每一秒,数十亿个它们穿过地球——以及生活在地球上的每个人。
  中微子有三种已知的类型或风味——电子、介子和 tau。1998 年,日本研究人员发现中微子在旅行时会从一种味道变成另一种味道。
  目前亚原子物理学的“大理论”——称为标准模型,无法完全解释这种风味翻转。一些物理学家认为,找出中微子质量如此微小的原因——这使它们能够改变味道——将使他们更深入地了解宇宙的运作方式,特别是它是如何形成的。
  前的理论表明,在大爆炸后不久,存在等量的物质及其阴影镜像的反物质。然而,当物质与反物质碰撞时,它们会剧烈地相互湮灭,释放出能量。如果早期宇宙中的数量相等,它们应该会相互抵消。
  相反,今天的宇宙大部分是由物质构成的,反物质的数量要少得多。
  一些科学家认为,包含在中微子味道变化中的是宇宙的技巧,它使一些物质在大爆炸后得以存活并创造了构成宇宙的行星、恒星和星系。
  在 1990 年代,美国能源部位于新墨西哥州洛斯阿拉莫斯国家实验室的一项名为液体闪烁体中微子探测器实验的实验发现,产生的电子中微子比三中微子风味翻转理论所能解释的要多。2002 年的一项单独实验证实了这一结果。
  物理学家提出了第四种味道的存在,称为无菌中微子。他们相信这种形式的粒子可以解释电子中微子的过度产生,并且至关重要的是,可以深入了解粒子改变味道的原因。
  它们被命名为惰性中微子,因为据预测它们根本不会与物质相互作用,而其他中微子可以——尽管很少。与希格斯玻色子相比,在亚原子物理学中探测惰性中微子将是一个更大的发现,因为与其他形式的中微子和希格斯粒子不同,它不是当前物理标准模型的一部分。
  一个由来自五个国家的近 200 名科学家组成的团队开发并建造了微型助推器中微子实
验或 Microboone,以便找到它。Microboone 在一个卡车大小的空间中包含 150 吨硬件。
  它的探测器非常灵敏:它对亚原子世界的观察被比作超高清晰度。
  该团队现在宣布,对实验收集的数据进行的四次单独分析显示“没有暗示”无菌中微子。
  但这个结果与其说是故事的结局,不如说是新篇章的开始。
  费米实验室的 Sam Zeller 博士说,未检测到与之前的发现并不矛盾。
  “早期的数据不会说谎,”她说。
  “我们仍然需要解释一些非常有趣的事情。数据正在引导我们远离可能的解释,并指向更复杂和有趣的东西,这真的很令人兴奋。”
  曼彻斯特大学的贾斯汀·埃文斯教授认为,最新发现所带来的谜团标志着中微子研究的一个转折点。
  “每次我们观察中微子时,我们似乎都会发现一些新的或意想不到的东西,”他说。
  “Microboone 的结果将我们带向了一个新的方向,我们的中微子计划将深入了解其中的一些谜团。”日本初创公司推出价值495,000英镑的气垫自行车