科學家發現中微子之間第三種「轉換」

2020-11-24 科學網

 

據《新科學家》雜誌網站6月17日(北京時間)報導,參與日本T2K大型粒子探測實驗的科學家宣布,他們發現了中微子之間的第三種「轉換」——μ中微子「變身」為帶電中微子。如果該研究能通過進一步的驗證,將有助於科學家釐清為何在與反物質的博弈中,物質能脫穎而出,成為宇宙的主導。相關論文將發表在最新一期的《物理評論快報》上。

 

中微子有3種:帶電中微子、τ中微子和μ中微子,是組成自然界的最基本粒子之一,但它們只參與非常微弱的弱相互作用,幾乎很少與物質發生反應,因此,中微子的檢測非常困難。

 

1998年,日本超級神岡探測實驗首次發現「中微子振蕩」,即一種中微子能轉換為另一種中微子。隨後科學家們又在實驗中觀察到了兩類「轉換」,μ中微子能變為τ中微子;τ中微子能變為μ中微子。

 

現在,科學家們觀測到了第三種「轉換」—μ中微子變成帶電中微子。科學家們在日本質子加速器(J-PARC)中製造了μ中微子,並射向距離295公裡的超級神岡探測器,結果發現,其中的6個μ中微子在到達探測器前,就已「變身」為帶電中微子。

 

科學家們希望於明年年底使用一束μ反中微子束重複該實驗,以查看其行為與μ中微子的差異。這種差異將有助於科學家們解釋物質為何會在宇宙中佔據優勢地位。標準理論模型認為,宇宙大爆炸製造出了同樣多的物質和反物質,但不知為何,物質脫穎而出,反物質似乎「銷聲匿跡」。T2K實驗項目的成員之一、英國帝國理工學院的戴維·沃克表示:「我們想要解開宇宙中物質與反物質為何不對稱這個大謎團,必須首先能證明,中微子之間能自發地互相轉換。最新實驗證明了這點。」

 

最近,美國科學家進行的迷你助推器中微子實驗還發現了反中微子振蕩的證據:μ反中微子有時會變成帶電反中微子,T2K實驗團隊此前也曾發現過類似的情況。但是,物理學家們仍然對迷你助推器中微子實驗的結果感到疑惑。基於該實驗的設計初衷,它應該不會看到振蕩,除非存在著一種或多種其他更加「懶惰」的中微子。T2K的實驗結論則同所謂的「懶惰」中微子無關。

 

科學家們估計,到2013年夏季,他們將找到更多與「中微子振蕩」有關的秘密,從而更好地理解宇宙。(來源:科技日報 劉霞)

 

 

 

 

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