中微子实验没有发现预期的新亚原子粒子的迹象

2020年08月12日17:15729次阅读稿源：cnBeta.COM0条评论

据外媒报道，科学家对一种假想粒子的广泛搜索，结果却一无所获。惰性中微子是一种被提出的亚原子粒子，甚至可以成为神秘的暗物质的候选者，虽然之前的研究已经暗示了它的存在，但两个新的实验已经完全排除了它的可能性。

中微子是一种带中性电荷的基本粒子，质量非常微小。它们有三种''味道''--μ子、陶子和电子中微子--并且在宇宙中飞驰时可以在它们之间切换。

长期以来，人们一直在假设第四种类型：惰性中微子。现有的三种“味道”通过重力和弱核力与正常物质相互作用，而惰性中微子被认为只通过重力相互作用。不幸的是，这使得它们很难被探测到。不过这并不是因为缺乏尝试。已经设立了几个实验，试图找到惰性中微子的证据，现在已经检查了其中两个实验的数据。没有发现无菌中微子的踪迹，这可能使它们的存在受到怀疑。

“对于粒子物理学来说，这是一个重要的结果，”该研究的作者AlexandreSousa说。“它为一个已经徘徊了20多年的问题提供了一个几乎明确的答案。”

这两个实验采用了截然不同的检测方法。第一个实验被称为大亚湾反应堆中微子实验，是在中国香港以外的现有核电站附近设置了一系列探测器。由于中微子是在核反应堆中产生的，然后穿过大多数物质，所以这些探测器可以研究它们飞走的过程。

第二项实验名为MINOS+，由美国费米实验室运行。这将产生一束中微子，然后将其飞过734公里（456英里）的岩石，送到另一个州的另一个设施中的探测器。

在这两种情况下，科学家们都在研究中微子的振荡--它们在飞行中切换“味道”的倾向。如果μ子中微子振荡成惰性中微子，它们就会出现消失，这也是该团队期望看到的。遗憾的是，没有进行这样的探测。

“如果能找到惰性中微子的证据，我们都会感到绝对兴奋，但我们目前收集到的数据并不支持任何形式的惰性中微子振荡，”该研究的作者PedroOchoa-Ricoux说。

有趣的是，这些新结果与之前的实验背道而驰，这些实验记录的异常现象可能是由惰性中微子解释的。

“我们的结果与惰性中微子对异常现象的解释不相容，”该研究的作者AdamAurisano说。“因此，这些实验消除了一种可能性--领先的可能性--即振荡成惰性中微子完全可以解释这些异常现象。”

当然，这些结果并不一定否定惰性中微子的存在。相反，它只是缩小了它们可能具有的特性范围，帮助物理学家在未来集中精力进行搜索。“我认为惰性中微子在高能量下存在的可能性比不存在的可能性更大，”Aurisano说。“在宇宙的最开始，你会期望有惰性中微子。如果没有它们，很难解释中微子质量的各个方面。”

如果它们确实存在，惰性中微子与几个宇宙学谜团有关。它们仍然是暗物质的候选粒子之一，这种奇怪的东西被认为渗透到宇宙中，并且只通过引力与正常物质相互作用--这也是惰性中微子的预测属性。它们还可以帮助解释当今宇宙中物质和反物质之间的不平衡。

该研究发表在《物理评论快报》杂志上。

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