@ 2015.06.25 , 18:02

已确认:中微子拥有变形的超能力

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中微子在气泡室中的相互作用,来源:Fermilab

中微子经常被叫做“幽灵粒子”是有道理的。不带电荷且质量微小的中微子及其难以捉摸,直接穿透包括你我身体的通常物质毫无感觉。

事实上,作为物理基本粒子的中微子一度被认为完全没有质量。但是最近来自意大利没错,GPS光缆不插紧炮制了超光速中微子的那伙人!研究者的一项观察提供了更多证据表明中微子具有非常小的一□□质量。

具体来说现在发现,具有三种“味道”的中微子能在一种称为振荡的过程中自发地改变味道。基于量子力学原理,仅当味道具有独特质量时震荡才能发生。

苹果变桔子

为了检测振荡,OPERA合作组织将一束μ中微子(μ是一种味道)从瑞士穿透724公里的地壳射向意大利。需要这么长的距离是为了给μ中微子足够时间振荡成另一种味道,因为粒子运动接近光速,这段路连3毫秒都不用。

从2008到2012年,在意大利大萨索山被检测到有一万个μ中微子完成了这段旅程。这一万个里面有五个改变了味道——变成了τ中微子。

“这就好像朝空中抛苹果,等你接住它的时候却变成了西柚或者桔子。”中微子物理学家阿兰·桐告诉《连线》

上星期宣布的第五次目击观察确认了这不是巧合。五次独立观测结果都不是由中微子震荡引起的几率小于百万分之一。用粒子物理学家的统计术语来说,该观察达到了5西格玛水平。这和LHC发现西格斯波色子所要求的统计可信度类似。

有缺陷的模型

味道振荡的证据——进而中微子有质量——已经被逐步建立了几十年。日本的超级神冈探测器在1998年第一个宣布确认该现象。

但物理学家的宇宙指导模型(称为标准模型)不能解释为什么中微子有质量。因为他们如此之轻,而且他们的自旋方向导致他们不和赋予所有其他粒子质量的西格斯场相互作用。

这处违和并未使科学家们焦虑。它反而预示未来了对标准模型的修正。“现在已很很清楚,我们需要对标准模型进行扩展来解释中微子的属性,” OPERA合作组织的发言人那不勒斯大学物理教授Giovanni De Lellis解释道,“OPERA的未来项目是对电子、τ中微子和μ中微子的联合研究。”

尽管还在等待正式发表的最终审查,超级神冈探测器的迈克·尤博士认为结论是扎实的。这些粒子物理实验的关键是确保检测事件无法用其他更无趣的过程来解释。尤博士指出OPERA的“(粒子)追踪的高超品质…使得其他相互作用很难愚弄你。”

关于振荡的工作还远未完成。研究者们现在有兴趣发现中微子振荡和反中微子振荡间的可能区别。在这里发现不对称性能帮助解释为什么我的宇宙绝大部分由物质而不是反物质组成。“全世界范围我们几乎一致认为这是(中微子)研究最重要的推动力。”尤博士说。

对于一个小到震惊的粒子来说这是很伟岸的影响。

本文译自 Discover,由译者 王丢兜 基于创作共用协议(BY-NC)发布。


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