费米“趣味实验室”找到中微子

MicroBooNE合作团队发布了利好消息，从实验室安装的新探测器中第一次发现了中微子。实验室发言人、耶鲁大学物理学教授邦尼·弗莱明解释说，从实验构想的提出到实验室的设计、建造和运行以来，经过9年的实验搜索，实验设备的投入和实验精力的付出终于得到了回报，第一次发现中微子踪迹的实验成果似乎难以置信。

费米实验室的技术支持团队改进了探测仪器，经过了数个月的艰难搜索，从10月15日开始，研究人员在费米实验室的加速器组合装置中投入质子，让质子在费米实验室最新的中微子实验机器（MicroBooNE）中发生碰撞，以产生预期的中微子。团队成员分析了由粒子探测器记录的数据，幸运地发现了中微子相互作用的证据。费米实验室中微子项目的博士后研究员安尼·苏克拉夫特解释说，团队的共同合作产生了预期的结果，100多名研究员和技术员坚持不懈地搜寻，第一次发现中微子的经历令所有成员兴奋不已，为这一时刻的到来，他们的研究工作忙碌而紧张。

MicroBooNE探测器是一个液态氩的时间投影室，它像一个横卧在地上的筒仓，与通常储存粮食等颗粒物的筒仓不同，在筒仓里装满了170吨的液态氩。由于液态氩的密度比水高出了40%，中微子因此增加了与液态氩原子发生作用的机会，当从加速器产生的中微子撞击到氩原子的原子核时，在微观世界发生的碰撞产生了亚原子粒子碎片喷射的现象，探测器能追踪喷射的碎片，通过分析探测器收集的数据，研究人员得以揭示中微子的类型和特性。

中微子物理学和中微子探索最近引起了媒体的“热捧”，中微子在“科学好声音”或“科学好歌曲”舞台展示了“王者”风范。2015年的诺贝尔物理学奖授予了对中微子震荡发现的项目，中微子震荡在基本粒子物理学的研究领域有十分重要的意义。中微子搜索活动在世界科学界得到了加强和深化。中微子从一种形态转化为另一种形态，科研人员希望发现它们的踪迹，检测它们的性质。

MicroBooNE是一种新的液态氩探测器样板，开发新探测器的目的是进一步探测中微子震荡现象，检测和重新构造从中微子碰撞中出现的粒子轨迹，以三维图像“栩栩如生”地展示细节性的粒子轨迹。新探测器和地下深层中微子实验室（DUNE）相得益彰，相互补充。中微子地下实验室的搜索实验主要用于检测中微子在长距离上发生的形态或“风味”的转变，它的检测能级范围更宽。科学家希望将MicroBooNE建成后续的研究和开发平台，为将来的大型地下液态氩探测器（DUNE）打下基础。费米实验室的物理学家、MicroBooNE 探测器的共同发言人山姆·泽勒解释说，未来的中微子实验将会使用液态氩技术，新的探测技术不仅对他们的实验研究十分重要，而且对世界范围的中微子研究也有一定的借鉴价值。

2015年8月，MicroBooNE首次见证了宇宙射线事件，探测器记录了宇宙射线缪介子的运行轨迹，最近发现的中微子使得研究人员更加接近他们设定的科学目标。在费米实验室过去的实验中检测到了过量的低能量事件，这是否表明了惰性中微子存在的印记？或者表明了其它类型中微子的存在？假如能确定“第四种中微子”，那么诺贝尔奖委员会可能考虑将物理诺奖再次授予中微子领域的发现。在费米实验室的研究人员证实中微子新的类型和特性之前，他们在数据收集上至少需要数年时间，其它的中微子科学团队可能走在他们的前头。作为第一个液态氩探测器，MicroBooNE用于对中微子相互作用的检测，产生中微子的质子束能级低于800 MeV，这是从质子束产生的最低能级中微子。MicroBooNE是费米实验室短基线中微子项目的一个组成部分，研究人员希望增加两个不同的探测器，以构成中微子探测器的序列。

（编译：2015-11-3）