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  • 颠覆物理学的中微子:在宇宙中飞行的速度几乎达到了光速

    作者:佚名 来源:新浪科技 时间:2019-03-06 09:44 阅读:2175 [投稿]
    中微子是一类神秘的亚原子粒子,产生于多种核过程中。中微子几乎没有质量,它们在宇宙中飞行的速度几乎达到了光速。

    太阳内部时时刻刻都在发生着核反应,产生的大量中微子不断地穿过地球。20世纪中期,研究人员建造了搜寻这些中微子的探测器,但他们的实验一直显示出数量上的差异,即仅仅检测到预测中三分之一的中微子。可能是天文学家关于太阳的模型出现了问题,也可能是发生了某些奇怪的事情。

    物理学家最终意识到中微子可能具有三种不同的“味”,或者说三种类型。常规的中微子被称为电中微子,另外两种则是μ中微子和τ中微子。当中微子穿过太阳和地球之间的距离时,它们会在这三种味之间振荡。早期的实验在设计上只是为了寻找一种味,因此所探测到的数量上总是会少三分之二。

    然而,只有具有质量的粒子才能经历这种振荡,这与之前认为中微子没有质量的观点相矛盾。尽管科学家仍然不知道这三种中微子的确切质量,但已经有实验证实,其中最重的中微子至少要比电子质量轻0.0000059倍。

    中微子的新规则?

    2011年,意大利OPERA实验——全称为“采用乳胶径迹装置的(中微子)振荡项目”(Oscillation Project with Emulsion-tRacking Apparatus)——的研究人员宣布,他们检测到了飞行速度超过光速的中微子。这个被认为不可能的消息立刻引起了全世界的轰动。尽管在媒体上广泛报道,但该研究结果受到了科学界的极大质疑。不到一年之后,物理学家发现,这一异常结果可能是由安装在测量中微子离开和返回时间的原子钟上的一个光纤发生松动所致。中微子又回到了遵守宇宙法则的粒子行列之中。

    但是,中微子仍然有太多需要了解的地方。最近,费米国家加速器实验室(费米实验室)的MiniBooNE实验研究人员提供了令人信服的证据,指出他们已经发现了一种新的中微子,称为惰性中微子(sterile neutrino)。这一发现也证实了此前在美国洛斯阿拉莫斯的“液闪烁器中微子探测器”(Liquid Scintillator Neutrino Detector,简称LSND)实验中发现的异常现象。惰性中微子或许将颠覆所有已知的物理学,因为它们不适用于所谓的标准模型——该框架解释了除引力意外几乎所有已知的粒子和力。

    如果MiniBooNE实验的结果最终被证实,“那将是绝对的大新闻;这超出了标准模型,需要全新的粒子……以及一个全新的分析框架,”美国杜克大学的粒子物理学家凯特·斯科尔伯格(Kate Scholberg)说道。

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