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什么是无菌中微子? 南极洲的冰立方天文台寻找第四粒子解释

什么是无菌中微子? 南极洲的冰立方天文台寻找第四粒子解释

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什么是无菌中微子? 照片:IceCube Collaboration

科学世界中有一个假设的粒子,它存在于科学家的理论中,但尚未得到证实:无菌的中微子。

要了解无菌中微子是什么,了解中微子至关重要。 从本质上讲,它们是几乎无质量的亚原子粒子,它们与物质相互作用并不断地通过我们流动。 科学家们知道三种类型 - μ子,电子和τ - 并且理论上有第四种,他们称之为无菌中微子。 与三种已知类型相比,该粒子除了(可能)通过重力外不会与物质相互作用。

1995年,洛斯阿拉莫斯国家实验室的物理学家提出了第四个中微子的概念。 在研究液体闪烁体中微子探测器以研究三种类型的中微子时,科学家们偶然发现有证据表明可能存在第四种中微子。 从那时起,科学家们一直在努力证明无菌中微子存在。 部分挑战在于,检测无菌中微子的唯一方法是捕获它,同时将其转化为其他三种中微子中的一种。

如果发现,证明无菌中微子的重要性是巨大的。 它不仅可以让科学家更好地理解粒子物理学,而且可以解释为什么中微子具有质量,揭示暗物质的起源以及中微子是否是一个因素,并揭示宇宙中物质和反物质的不对称性。 它还将揭开粒子物理学的标准模型 - 一种只允许三种中微子的理论。

威斯康星大学麦迪逊分校物理学教授弗朗西斯哈尔岑在一份说:“如果你投入第四个中微子,就会改变一切。” “无菌意味着它不与物质本身相互作用,尽管它可以极大地干扰传统中微子的作用。”

2014年,来自Universiteit Leiden和哈佛大学的天体物理学家独立发现了一种异常现象,表明无菌中微子是真实的。 但是,根据发表在“ ”杂志上的一项新研究,无菌中微子存在的可能性很低。 研究人员对IceCube Neutrino天文台进行了两项分析 - 一个巨大的探测器,构成一立方公里的冰,“设计用于观察南极冰层深处的宇宙” - 并得出99%的确定无菌中微子没有存在。

作者写道:“当大气中微子穿过密集的物质区域(如地球的核心)时,它们可以振荡成无菌的中微子。” “然而,IceCube无法检测到无菌的中微子。 因此,如果存在无菌中微子,IceCube将测量大气中微子的消失,否则大气中微子将通过地球核心到达探测器。


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