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揭开中微子的神秘面纱
中微子是自然界最难以捉摸和最难以理解的亚原子粒子之一，它们很少与物质发生作用。这使得对中微子及其反物质伙伴反中微子进行精确研究具有挑战性。地球上最强的中微子发射源(核反应堆)在研究这些粒子方面起着关键作用。研究人员设计了精密反应堆振荡和能谱实验(PROSPECT)，用于对来自高流量同位素反应堆(HFIR)核心的电子反中微子进行详细研究。
现在，PROSPECT研究合作团队报告了有史以来对从铀-235(U-235)裂变产生的反中微子能谱的最精确测量。这些结果为科学家提供了有关这些粒子性质的新信息。
PROSPECT的合作伙伴代表了来自13所大学和四个国家实验室的60多名参与者。他们建造了一个新颖的反中微子探测器系统，并在HFIR研究反应堆(能源部科学办公室用户设施)上安装了它，配备了大量定制屏蔽以防止背景干扰。该研究重点关注来自U-235裂变的反中微子。反中微子是由核贝塔衰变产生的，是中微子的反粒子伴侣。
PROSPECT为基本中微子物理提供了洞察力，是更好地理解裂变反应堆中核反应过程的有力工具。PROSPECT现已报告了来自U-235的反中微子能谱的最精确测量结果。此外，它还提供了关于观测数据与模型不匹配的原因的新限制。这些结果明确表明需要更好的模型来描述从裂变同位素产生的反中微子。这些发现已发表在《物理评论快报》杂志上。
科学家对中微子的性质感兴趣，因为它们提供了对粒子物理标准模型的直接测试。这是描述宇宙中所有基本粒子之间相互作用的理论。基于该模型的预测与实验数据之间的分歧已经引发了关于该模型无法解释的物理学方面的建议。这些基于反应堆的实验发现，探测到的中微子少于预期，并在能谱的一个小区域发现了不一致性。
PROSPECT合作团队的这一最新结果直接解决了这些不一致性。该结果通过提供一个新的参考能谱来做到这一点。它还提供了关于数据与模型之间分歧原因的新限制。
基于核反应堆的实验在中微子物理学中取得了重要里程碑，例如首次实验性探测到该粒子，并确认中微子在行进过程中会发生类型转变。高强度和高浓缩U-235燃料的紧凑核心等独特特性使HFIR成为继续这种长期关联，以及获得新的中微子性质洞察力的理想地点。