中微子“蛛絲馬跡”首次現(xiàn)身大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)

 

 

            據(jù)物理學(xué)家組織網(wǎng)近日?qǐng)?bào)道，由美國(guó)科學(xué)家主導(dǎo)的國(guó)際向前搜索實(shí)驗(yàn)（FASER）小組，通過(guò)分析歐洲大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)（LHC）提供的數(shù)據(jù)，首次在LHC上發(fā)現(xiàn)了中微子的“蛛絲馬跡”.最新研究向深入理解中微子這種難以捉摸粒子的特性及其在宇宙中所起作用邁出了重要一步。

 

 

            研究論文合著者、加州大學(xué)爾灣分校物理學(xué)和天文學(xué)教授喬納森·馮說(shuō)：“我們?cè)诎惭b于LHC上的小型乳劑探測(cè)器試運(yùn)行期間，首次觀察到6個(gè)中微子之間的相互作用。此前，科學(xué)家從未在粒子對(duì)撞機(jī)內(nèi)檢測(cè)到此類(lèi)?ài)E象。”

 

 

            中微子是自然界基本粒子之一，呈電中性，非常小，很少與其他物質(zhì)相互作用。有3種已知類(lèi)型的中微子：電子中微子、繆子中微子和陶子中微子。自1956年在核反應(yīng)堆內(nèi)首次觀測(cè)到中微子以來(lái)，科學(xué)家已從太陽(yáng)、大氣及地球等諸多來(lái)源探測(cè)到中微子，但還未在粒子對(duì)撞機(jī)內(nèi)檢測(cè)到。理論認(rèn)為大多數(shù)對(duì)撞機(jī)內(nèi)的中微子能量極高，而我們對(duì)高能中微子的相互作用所知甚少，因此在對(duì)撞機(jī)內(nèi)產(chǎn)生的中微子或能為中微子研究帶來(lái)新啟示。

 

 

            研究人員指出，最新發(fā)現(xiàn)為科學(xué)家們提供了兩條關(guān)鍵信息。“首先，它證實(shí)了在LHC上探測(cè)中微子的正確位置；其次，證實(shí)了使用乳劑探測(cè)器觀察這些中微子相互作用的有效性。”

 

 

            研究設(shè)備由鉛板和鎢板組成，中間交替著乳劑層。粒子在LHC內(nèi)相互碰撞期間，產(chǎn)生的一些中微子會(huì)撞擊致密金屬的原子核，得到的粒子會(huì)穿過(guò)乳劑層，并留下可見(jiàn)的痕跡，這為科學(xué)家提供了有關(guān)粒子能量的線索，幫助他們確定中微子的類(lèi)型。

 

 

            據(jù)悉，由來(lái)自9個(gè)國(guó)家21個(gè)機(jī)構(gòu)的76名物理學(xué)家組成的FASER團(tuán)隊(duì)正將一種新的乳劑探測(cè)器與FASER裝置相結(jié)合。最新研究另一合著者、FASER項(xiàng)目共同負(fù)責(zé)人大衛(wèi)·卡斯珀說(shuō)：“在新設(shè)備加持下，預(yù)計(jì)從2022年開(kāi)始，我們將能夠記錄超過(guò)10000個(gè)中微子的相互作用，還將探測(cè)到有史以來(lái)從人造來(lái)源產(chǎn)生的最高能量的中微子。”

 

 

            卡斯珀說(shuō)，科學(xué)家此前只有大約10次觀測(cè)到陶子中微子，未來(lái)3年內(nèi)這一數(shù)字有望增加1-3倍。