日本T2K中微子合作組研究顯示正反中微子行為不同

2020-12-03 人民網

科技日報北京4月16日電 （記者劉霞）由357名國際專家參與的日本T2K中微子合作組在《自然》雜誌15日發表的文章稱，他們歷時近10年的研究發現，繆子型中微子轉變成電子型中微子的概率高於繆子型反中微子轉變成電子型反中微子的頻率。最新研究中有跡象顯示正反中微子行為存在差異，這或有助於闡明為什麼現在的宇宙由物質而非反物質主導。

中國科學院高能研究所研究員溫良劍對科技日報記者解釋說：「大爆炸理論指出，宇宙起源於約138億年前的一次大爆炸，當時應該產生了同樣數量的正反物質。如果正反物質數量相同，它們相遇時會彼此湮滅，僅留下光子和暗物質。然而，宇宙演化至今，似乎由物質主導，『正反物質不對稱』是自然界最大的謎團之一。有科學家認為，中微子或在這幕大劇中扮演重要角色。」

據溫良劍介紹，中微子分為電子型中微子、繆子型中微子和陶子型中微子三種類型（「味」）及其相應的反中微子，它可像變色龍一樣，在以接近光速的速度行進時改變其「味」這就是所謂的中微子振蕩。例如，來自太陽的電子型中微子在到達地球前會「變身」為陶子型中微子或繆子型中微子。

為研究這種振蕩現象，T2K團隊將在日本質子加速器研究中心產生的繆子型正反中微子發射到295公裡外的「超級神岡」探測器上。在極其罕見的情況下，繆子型正反中微子在行進中，分別會「變身」為電子型正反中微子。

鑑於中微子幾乎不與普通物質相互作用，10年間，T2K團隊從近1021次質子打靶產生的中微子中檢測到90個電子型中微子和15個電子型反中微子。數據分析表明，繆子型中微子轉變成電子型中微子的概率高於繆子型反中微子轉變成電子型反中微子的概率。不過，T2K最新結論尚未達到可以被稱為「發現」的水平。

溫良劍說：「儘管最新研究顯著性不高，但對下一代中微子實驗有積極意義。」

《自然》雜誌報導稱，為達到可以被稱為「發現」的要求，物理學家要求助下一代中微子探測器，未來幾年將有3款中微子探測器上線：中國江門中微子實驗將率先於2022年開始採集數據；美國「地下中微子實驗」和日本「頂級神岡」實驗分別擬於2025年、2027年「上崗」。

(責編：許文金、陳建軍)

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