中微子“蛛絲馬跡”首次現身大型強子對撞機

 

 

            據物理學(xué)家組織網(wǎng)近日報道，由美國科學(xué)家主導的國際向前搜索實(shí)驗（FASER）小組，通過(guò)分析歐洲大型強子對撞機（LHC）提供的數據，首次在LHC上發(fā)現了中微子的“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(zhù)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)：“我們在安裝于LHC上的小型乳劑探測器試運行期間，首次觀(guān)察到6個(gè)中微子之間的相互作用。此前，科學(xué)家從未在粒子對撞機內檢測到此類(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年在核反應堆內首次觀(guān)測到中微子以來(lái)，科學(xué)家已從太陽(yáng)、大氣及地球等諸多來(lái)源探測到中微子，但還未在粒子對撞機內檢測到。理論認為大多數對撞機內的中微子能量極高，而我們對高能中微子的相互作用所知甚少，因此在對撞機內產(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上探測中微子的正確位置；其次，證實(shí)了使用乳劑探測器觀(guān)察這些中微子相互作用的有效性。”

 

 

            研究設備由鉛板和鎢板組成，中間交替著(zhù)乳劑層。粒子在LHC內相互碰撞期間，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(xiàn)索，幫助他們確定中微子的類(lèi)型。

 

 

            據悉，由來(lái)自9個(gè)國家21個(gè)機構的76名物理學(xué)家組成的FASER團隊正將一種新的乳劑探測器與FASER裝置相結合。最新研究另一合著(zhù)者、FASER項目共同負責人大衛·卡斯珀說(shuō)：“在新設備加持下，預計從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(guān)測到陶子中微子，未來(lái)3年內這一數字有望增加1-3倍。