中微子“蛛絲馬跡”首次現(xiàn)身大型強(qiáng)子對撞機(jī) 研究其在宇宙中所起作用又進(jìn)一步

據(jù)物理學(xué)家組織網(wǎng)近日報道，由美國科學(xué)家主導(dǎo)的國際向前搜索實驗(FASER)小組，通過分析歐洲大型強(qiáng)子對撞機(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：“我們在安裝于LHC上的小型乳劑探測器試運(yùn)行期間，首次觀察到6個中微子之間的相互作用。此前，科學(xué)家從未在粒子對撞機(jī)內(nèi)檢測到此類跡象。”

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)首次觀測到中微子以來，科學(xué)家已從太陽、大氣及地球等諸多來源探測到中微子，但還未在粒子對撞機(jī)內(nèi)檢測到。理論認(rèn)為大多數(shù)對撞機(jī)內(nèi)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(jī)內(nèi)產(chǎn)生的中微子或能為中微子研究帶來新啟示。

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，它證實了在LHC上探測中微子的正確位置;其次，證實了使用乳劑探測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)生的一些中微子會撞擊致密金屬的原子核，得到的粒子會穿過乳劑層，并留下可見的痕跡，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型。

據(jù)悉，由來自9個國家21個機(jī)構(gòu)的76名物理學(xué)家組成的FASER團(tuán)隊正將一種新的乳劑探測器與FASER裝置相結(jié)合。最新研究另一合著者、FASER項目共同負(fù)責(zé)人大衛(wèi)·卡斯珀說：“在新設(shè)備加持下，預(yù)計從2022年開始，我們將能夠記錄超過10000個中微子的相互作用，還將探測到有史以來從人造來源產(chǎn)生的最高能量的中微子。”

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