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费米实验室精确测量出特定能量中微子

2018-04-11 10:12 来源:科技日报

  中微子是研究原子核内部情况的极好工具,但中微子很难产生和探测,且很难确定中微子撞击原子时的能量。现在,美国费米实验室MiniBooNE研究团队报告称,他们日前首次识别出能量为2.36亿电子伏特的缪子中微子,有助进一步促进中微子振荡和相互作用的相关研究。

  中国科学院高能所研究员曹俊对科技日报记者解释,为揭示原子核的“真面目”,物理学家会朝原子发射粒子并测量它们如何碰撞以及散射。如果粒子的能量足够大,其可将原子核击碎并揭示将原子核“绑”在一起的亚原子力的信息。但为了获得最精确的测量结果,科学家需要知道粒子的确切能量。由于中微子不带电荷,因此,在用中微子进行上述实验时,很难确定中微子的确切能量。

  最新实验中的中微子源于距离MiniBooNE探测器约86米的静止K介子(产生于NuMI束线粒子吸收器中的铝材料)的衰变。高能K介子会衰变成具有一定能量范围的缪子中微子,但静止的K介子衰变会释放单一能量的中微子。他们设法识别出源于静止K介子衰变的缪子中微子,然后借助能量和动量守恒定理,推断出这些缪子中微子的能量。

  MiniBooNE联合发言人、洛斯阿拉莫斯国家实验室的理查德·范德沃特说:“此次实验对未来短和长基线中微子振荡研究来说非常重要。”

  曹俊表示:“未来有可能采用这种中微子源研究中微子振荡,或者研究原子核结构,比如说奇异夸克对核子自旋的贡献等。”

  此外,位于MiniBooNE附近的MicroBooNE探测器也接收到了来自102米外的NuMI吸收器的单能缪子中微子,研究人员正在对此进行研究。由于MicroBooNE使用液氩技术记录中微子的相互作用,因此有望提供更多信息。

  总编辑圈点

  中微子是基本粒子里最神秘的一员,因为它几乎不与别的粒子反应,难以捕捉。而微观世界迄今未解开的谜题,大多都与中微子相关。所以,每当我们又设计出了“称量”中微子的新方法,都是向基础物理的前沿迈出一步。等江门中微子实验装置建成,中国将在中微子质量研究领域占据重要地位。

(责任编辑:王蔚)

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