我國發現第三種中微子振蕩 有助揭開宇宙起源和演化之謎

圖為：大亞灣中微子實驗室。（資料圖片）

湖北日報訊 　3月8日，中科院高能物理研究所所長、大亞灣中微子實驗國際合作組發言人王貽芳在北京宣布，大亞灣中微子實驗發現了一種新的中微子振蕩，並測量到其振蕩機率。這一重要成果對於最終揭開宇宙起源和演化之謎有著重大意義，該消息在國際高能物理界引起熱烈反響，有評論認為該成果將是中微子物理的一個裡程碑。

美國《科學》雜誌16日發表文章，報導了大亞灣實驗發現的第三種中微子振蕩，並稱此重大成果標誌著中國科研正在崛起。據了解，對中微子前兩種振蕩模式的研究曾獲得諾貝爾獎。

什麼是中微子振蕩

中微子是一種極難被探測到的基本粒子，在微觀的粒子物理和宏觀的宇宙起源及演化中都極為重要。中微子共有三種類型，它可以在飛行中從一種類型轉變成另一種類型，稱為中微子振蕩。

中微子的前兩種振蕩模式即「太陽中微子之謎」和「大氣中微子之謎」已被實驗證實，其發現者憑此獲得了2002年諾貝爾獎，但第三種振蕩則一直未被發現，甚至有理論預言其根本不存在。

由於科學意義重大，國際上先後有7個國家提出了8個實驗方案，最終進入建設階段的共有3個。中國科學院高能物理研究所的科研人員2003年提出設想，利用我國大亞灣核反應堆群產生的大量中微子，來尋找中微子的第三種振蕩，並提出了實驗和探測器設計的總體方案。

第三種振蕩如何被發現

大亞灣研究團隊擊敗了日本、美國、法國和韓國的四個團隊，第一個精確測量到第三種中微子振蕩機率。王貽芳表示，這不是偶然的，而是我們使用了更多質量更大的探測器，使得我們記錄中微子速度更快。

據介紹，大亞灣實驗是一個中微子「消失」的實驗，它通過分布在三個實驗大廳的8個全同的探測器來獲取數據。每個探測器為直徑5米、高5米的圓柱形，裝滿透明的液體閃爍體，總重110噸。周圍緊鄰的核反應堆產生海量的電子反中微子，近點實驗大廳中的探測器將會測量這些中微子的初始通量，而遠點實驗大廳的探測器將負責尋找預期中的通量減少。

大亞灣實驗採用國際先進的全電子學設計，實驗數據每隔十幾分鐘都會由計算機自動記錄，壓縮成單個文件，並傳送到中科院計算中心和美國伯克利國家實驗室計算中心，每天的數據量是310GB。

在2011年12月24日至2012年2月17日的實驗中，科研人員使用了6個中微子探測器，完成了實驗數據的獲取、質量檢查、刻度、修正和數據分析。結果表明中微子第三種振蕩機率為9．2％，誤差為1．7％，從而首次發現了這種新的中微子振蕩模式。

成果引世界關注

研究人員表示，這一重要成果是對物質世界基本規律的一項新的認識，對中微子物理未來發展方向起到了決定性作用，並將有助於破解宇宙中「反物質消失之謎」，將使得中國的粒子物理學聞名於世。

記者16日獲悉，國際中微子研究領域的其他實驗組就此重大成果致信中科院高能所，表示這一成果將對他們進行的實驗和下一代中微子實驗產生重要影響。美國阿貢國家實驗室物理部主任哈利·維爾茨教授表示：「現在，我們終於可以更精確地部署未來的中微子研究計劃了。」

英國《自然》雜誌在線版以《對中微子振蕩的創紀錄精確測量》為題，介紹了實驗相關的詳細情況，稱：「這個表示中微子振蕩的難以捉摸的參數，現已被首次精確地測量」。

據悉，在這一重大成果基礎之上，大亞灣中微子實驗還將繼續完善探測器布局，進一步提高測量精度，爭取更大的科學新突破。 （據新華社電）