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追寻六十年 "不断制造惊喜"的 "幽灵粒子"仍是迷雾重重

时间:2016-06-23 20:07:39  来源:  作者:梦的忧伤  阅读量:

为了测量中微子的绝对质量,科学家们回到了最初确定中微子存在的反应——β衰变。德国的KATRIN实验试图通过研究氚(氢的一种同位素)的β衰变来直接测量中微子质量。

中微子不止三种类型?

现在我们知道,中微子其实有三种类型,或者说“味道”(flavor),即电子中微子、μ中微子和τ中微子。此外,中微子在传播的过程中,可以在不同的味道之间发生转化,或者说“振荡”。正是由于中微子可以发生振荡,我们才知道它们必然具有质量。

科学家们还假设了另外一种相互作用更弱的“惰性”中微子。为了寻找这种中微子存在的证据,科学家们正在研究短距离运动的中微子。

作为费米实验室短基线中微子计划的一部分,科学家们将利用三种探测器搜寻惰性中微子,包括短基线中微子探测器、MicroBooNE以及ICARUS(这是一台曾经在意大利格兰萨索运行的中微子探测器)。格兰萨索还将启动另一个被称为SOX的实验来搜寻惰性中微子。

中微子是否会破坏“电荷宇称对称性”

科学家们也在试图通过长基线实验来搜寻电荷宇称对称性(CP)破坏。如果宇宙大爆炸时产生了等量的物质与反物质,那么它们应该已经湮灭殆尽了;而事实是宇宙中剩余了普通物质,这表明某些机制导致了物质多于反物质。如果中微子可以破坏CP对称性,那么它可能可以解释物质的超出机制。

“正是这些未解之谜让中微子如此激动人心,”来自美国洛斯阿拉莫斯国家实验室能源部的中微子研究人员基思.里拉格(Keith Rielage)说。“现在留下的问题都非常棘手,但正如我们常常开玩笑说的那样,如果问题简单的话,早就有人已经解决了。这也是我喜欢中微子的原因,因为我们只能从未知中搜寻答案。”

稿件来源:《环球科学》(《科学美国人》中文版)

撰文:阿梅利亚.威廉森.史密斯(Amelia Williamson Smith)

翻译:杜立配


 


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