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现在是物理学史上的一个重要时刻
www.creaders.net | 2022-06-21 15:50:41  煎蛋网 | 0条评论 | 查看/发表评论
 

  在一项重大的中微子研究中,理论预测和实验结果之间出现了奇怪的差距。这可能就是难以捉摸的

中微子的迹象——惰性中微子是非常、非常安静的粒子,只能通过它行过后留下的沉默尾迹被检测到。

现在是物理学史上的一个重要时刻

(示意图)

  这不是第一次出现这种异常现象,暗示中微子领域存在一些奇怪的东西。这一次,它是在 Baksan 惰性过渡实验 (BEST) 中检测到的。

  如果它是惰性中微子的明确证据,那可以为物理学家提供宇宙神秘暗物质的可靠候选者。另一方面,实验结果也可能表示,用于描述老派中微子古怪行为的模型是错的。

  无论哪种,都将成为物理学史上的一个重要时刻。

  “结果非常令人兴奋。”洛斯阿拉莫斯国家实验室物理学家史蒂夫·埃利奥特说。

  “这肯定再次证实了我们在之前的实验中看到的异常情况。但这意味着什么并不显然。现在关于惰性中微子的结果相互矛盾。如果结果表明基本的原子物理学是错的,那也将非常有趣。”

  尽管中微子是宇宙中最丰富的粒子之一,但众所周知,中微子很难捕捉。当你几乎没有任何质量,没有电荷,并且只能通过微弱的核力来表明你的存在时,即使是最密集的材料也很容易不受阻碍地穿过。

  中微子的幽灵般的运动并不是它唯一有趣的品质。每个粒子的量子波随着它的快速移动而变形,在与它们的带负电粒子表亲——电子、μ子和 tau 相呼应的特征“味道”之间振荡。

  1990 年代美国洛斯阿拉莫斯国家实验室对中微子振荡的研究注意到,这种翻转的时间间隔为第四种味留下了空间,在微弱的核场中不会产生太大的涟漪.

  在一片沉寂中,中微子的贫瘠味道只会在其相互作用的短暂停顿时变得明显。

  BEST 在俄罗斯高加索山脉的一英里岩石下,以免受宇宙中微子源的影响。它有一个双室液态镓罐,可以耐心地收集从辐照铬核心喷出的中微子。

  在测量了每个罐中已转化为锗同位素的镓数量后,研究人员可以反向确定在中微子通过电子味振荡时与中微子直接碰撞的次数。

  与洛斯阿拉莫斯实验自己的“镓异常”类似,研究人员计算出的锗比预期的少五分之一到四分之一,这暗示了电子中微子数量不足。

  另一方面,许多其他对苍白小粒子的搜索都是空手而归,仅剩的用于预测转换的模型在某种程度上具有误导的可能性。

  这本身并不是一件坏事。对核物理学基本框架的修正可能会产生重大影响,可能会揭示标准模型中的空白,从而解释科学中一些尚存的重大谜团。

  如果这确实是惰性中微子的标志,那么我们最终可能会找到某种物质大量存在的证据,它们会在空间结构中形成一个引力凹坑。

  也许那就是暗物质,或仅仅是暗物质的一部分——将取决于对幽灵粒子的进一步实验。

  这项研究发表在《物理评论快报》和《物理评论 C》上。

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