費米實驗室精確測量出特定能量中微子,有助於中微子振蕩研究

2020-11-27 澎湃新聞

費米實驗室精確測量出特定能量中微子，有助於中微子振蕩研究

中微子是研究原子核內部情況的極好工具，但中微子很難產生和探測，且很難確定中微子撞擊原子時的能量。現在，美國費米實驗室MiniBooNE研究團隊報告稱，他們日前首次識別出能量為2.36億電子伏特的繆子中微子，有助進一步促進中微子振蕩和相互作用的相關研究。

中國科學院高能所研究員曹俊對科技日報記者解釋，為揭示原子核的「真面目」，物理學家會朝原子發射粒子並測量它們如何碰撞以及散射。如果粒子的能量足夠大，其可將原子核擊碎並揭示將原子核「綁」在一起的亞原子力的信息。但為了獲得最精確的測量結果，科學家需要知道粒子的確切能量。由於中微子不帶電荷，因此，在用中微子進行上述實驗時，很難確定中微子的確切能量。

最新實驗中的中微子源於距離MiniBooNE探測器約86米的靜止K介子（產生於NuMI束線粒子吸收器中的鋁材料）的衰變。高能K介子會衰變成具有一定能量範圍的繆子中微子，但靜止的K介子衰變會釋放單一能量的中微子。他們設法識別出源於靜止K介子衰變的繆子中微子，然後藉助能量和動量守恆定理，推斷出這些繆子中微子的能量。

MiniBooNE聯合發言人、洛斯阿拉莫斯國家實驗室的理察·范德沃特說：「此次實驗對未來短和長基線中微子振蕩研究來說非常重要。」

曹俊表示：「未來有可能採用這種中微子源研究中微子振蕩，或者研究原子核結構，比如說奇異夸克對核子自旋的貢獻等。」

此外，位於MiniBooNE附近的MicroBooNE探測器也接收到了來自102米外的NuMI吸收器的單能繆子中微子，研究人員正在對此進行研究。由於MicroBooNE使用液氬技術記錄中微子的相互作用，因此有望提供更多信息。

（原標題：費米實驗室精確測量出特定能量中微子）

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