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中微子“蛛丝马迹”首次现身大型强子对撞机

稿件来源:科技日报 刘霞 责任编辑:ICAC 发布时间:2021-11-30

   据物理学家组织网近日报道,由美国科学家主导的国际向前搜索实验(FASER)小组,通过分析欧洲大型强子对撞机(LHC)提供的数据,首次在LHC上发现了中微子的“蛛丝马迹”。最新研究向深入理解中微子这种难以捉摸粒子的特性及其在宇宙中所起作用迈出了重要一步。

 

安装于LHC上的FASER粒子探测器。图片来源:物理学家组织网

  研究论文合著者、加州大学尔湾分校物理学和天文学教授乔纳森·冯说:“我们在安装于LHC上的小型乳剂探测器试运行期间,首次观察到6个中微子之间的相互作用。此前,科学家从未在粒子对撞机内检测到此类迹象。” 

  中微子是自然界基本粒子之一,呈电中性,非常小,很少与其他物质相互作用。有3种已知类型的中微子:电子中微子、缪子中微子和陶子中微子。自1956年在核反应堆内首次观测到中微子以来,科学家已从太阳、大气及地球等诸多来源探测到中微子,但还未在粒子对撞机内检测到。理论认为大多数对撞机内的中微子能量极高,而我们对高能中微子的相互作用所知甚少,因此在对撞机内产生的中微子或能为中微子研究带来新启示。 

  研究人员指出,最新发现为科学家们提供了两条关键信息。“首先,它证实了在LHC上探测中微子的正确位置;其次,证实了使用乳剂探测器观察这些中微子相互作用的有效性。” 

  研究设备由铅板和钨板组成,中间交替着乳剂层。粒子在LHC内相互碰撞期间,产生的一些中微子会撞击致密金属的原子核,得到的粒子会穿过乳剂层,并留下可见的痕迹,这为科学家提供了有关粒子能量的线索,帮助他们确定中微子的类型。 

  据悉,由来自9个国家21个机构的76名物理学家组成的FASER团队正将一种新的乳剂探测器与FASER装置相结合。最新研究另一合著者、FASER项目共同负责人大卫·卡斯珀说:“在新设备加持下,预计从2022年开始,我们将能够记录超过10000个中微子的相互作用,还将探测到有史以来从人造来源产生的最高能量的中微子。” 

  卡斯珀说,科学家此前只有大约10次观测到陶子中微子,未来3年内这一数字有望增加1—3倍。 

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