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中微子或在這幕大劇中扮演重要角色
時間:2020-04-17 13:48:37

由357名國際專家參與的日本T2K中微子合作組在《自然》雜志15日發(fā)表的文章稱,他們歷時近10年的研究發(fā)現(xiàn),繆子型中微子轉(zhuǎn)變成電子型中微子的概率高于繆子型反中微子轉(zhuǎn)變成電子型反中微子的頻率。最新研究中有跡象顯示正反中微子行為存在差異,這或有助于闡明為什么現(xiàn)在的宇宙由物質(zhì)而非反物質(zhì)主導。

中國科學院高能研究所研究員溫良劍對科技日報記者解釋說:“大爆炸理論指出,宇宙起源于約138億年前的一次大爆炸,當時應該產(chǎn)生了同樣數(shù)量的正反物質(zhì)。如果正反物質(zhì)數(shù)量相同,它們相遇時會彼此湮滅,僅留下光子和暗物質(zhì)。然而,宇宙演化至今,似乎由物質(zhì)主導,‘正反物質(zhì)不對稱’是自然界最大的謎團之一。有科學家認為,中微子或在這幕大劇中扮演重要角色。”

據(jù)溫良劍介紹,中微子分為電子型中微子、繆子型中微子和陶子型中微子三種類型(“味”)及其相應的反中微子,它可像變色龍一樣,在以接近光速的速度行進時改變其“味”這就是所謂的中微子振蕩。例如,來自太陽的電子型中微子在到達地球前會“變身”為陶子型中微子或繆子型中微子。

為研究這種振蕩現(xiàn)象,T2K團隊將在日本質(zhì)子加速器研究中心產(chǎn)生的繆子型正反中微子發(fā)射到295公里外的“超級神岡”探測器上。在極其罕見的情況下,繆子型正反中微子在行進中,分別會“變身”為電子型正反中微子。

鑒于中微子幾乎不與普通物質(zhì)相互作用,10年間,T2K團隊從近1021次質(zhì)子打靶產(chǎn)生的中微子中檢測到90個電子型中微子和15個電子型反中微子。數(shù)據(jù)分析表明,繆子型中微子轉(zhuǎn)變成電子型中微子的概率高于繆子型反中微子轉(zhuǎn)變成電子型反中微子的概率。不過,T2K最新結(jié)論尚未達到可以被稱為“發(fā)現(xiàn)”的水平。

溫良劍說:“盡管最新研究顯著性不高,但對下一代中微子實驗有積極意義。”

《自然》雜志報道稱,為達到可以被稱為“發(fā)現(xiàn)”的要求,物理學家要求助下一代中微子探測器,未來幾年將有3款中微子探測器上線:中國江門中微子實驗將率先于2022年開始采集數(shù)據(jù);美國“地下中微子實驗”和日本“頂級神岡”實驗分別擬于2025年、2027年“上崗”。

關鍵詞: 中微子

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