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科学家设计新实验探寻惰性中微子
  发布者:学科专家   来源:中国科技网-科技日报  发布时间:2014-07-03

    科技日报讯 “贵客驾到”,一台重达30吨的探测器最近莅临美国费米国家加速器实验室,主要目的是寻找“飘若游龙”的惰性中微子。据悉,这台探测器将于今年年底或明年年初启动。

    该实验室的发言人、耶鲁大学物理学家邦妮·弗莱明表示,与被科学家们认为赋予物质质量的希格斯玻色子不同(大多数物理学家都认为这一粒子可能存在),惰性中微子处于完全未知的领域,只有少数科学家相信其存在,因此,最新实验极富“革命性”。

    中微子个头小、不带电且几乎没有质量,尽管每秒钟会有1000万亿个来自太阳的中微子穿过人体,但它们几乎不与其他物质相互作用,因而被科学家们称为“幽灵粒子”。

    目前已知有三种类型的中微子:电子中微子、μ中微子和τ中微子,这些中微子会以一定的频率相互转化(中微子振荡);另外,在碰撞过程中,电子中微子能变成电子,μ中微子能变成μ子,τ中微子能变成τ轻子。

    但有少量迹象表明,可能还存在着一种全新的中微子。比如,上世纪90年代,科学家们在对来自太阳的中微子进行探测时,发现了疑似电子中微子消失的证据;也有探测中微子振荡的实验发现了多余的电子中微子。科学家们对这些反常现象给出的一个解释是,这些中微子变成了一种名为惰性中微子的中间粒子。

    弗莱明7月1日接受美国趣味科学网站采访时表示,如果惰性中微子存在,它们将通过非常微弱的引力同物质相互作用,因此不可能直接探测,新探测器的主要目的就是寻找惰性中微子的间接证据。

    在即将进行的名为MicroBooNE的实验中,一束纯μ中微子会通过这台30吨的装满了氩气的金属罐。尽管大部分中微子都会毫发无损地通过氩气,但有些中微子会变为电子中微子、τ中微子或惰性中微子;其中的一些中微子还会与探测器内氩原子的原子核发生碰撞。

    随后,探测器通过对碰撞后留下的带电荷粒子进行分析,确定何时、何地以及何种粒子最终被制造出来。因为研究人员知道在此类碰撞中电子中微子变成电子的频率,所以,最终出现的任何偏差都可能是μ中微子变成惰性中微子、接着变成电子中微子并最终变成电子的证据。

    不参与该实验的哈佛大学物理学家马特·斯特拉斯表示,尽管发现惰性中微子(宇宙间最大的秘密之一)的可能性微乎其微,但并非不可能。不过,即使新实验发现了某些奇怪的现象,也并不能保证就是惰性中微子,而非其他完全不同的相互作用。

 
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