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第四“味”中微子呼之欲出

标准模型恐将被打破

张妮 编译
2018-06-25 11:29 中港台时间|06-27 09:12 更新
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【大纪元2018年06月24日讯】(大纪元记者张妮编译报导)美国费米实验室(Fermilab)近期发表在论文预印本网站(arXiv)上的最新数据分析显示,他们有了更多证据,即将可以证实第四种中微子——惰性中微子(sterile neutrino)的存在。届时,目前物理界的“粒子标准模型”理论将被打破。

最早在上个世纪90年代,新墨西哥州洛斯阿拉莫斯(Los Alamos)实验室的研究人员提出可能存在一种新的中微子。之后费米实验室的MiniBooNE实验项目也发现了类似的实验结果,但是两者的数据都不足以证实一种新粒子的发现。

据科技艺术(Ars Technica)网报导,然而最近,费米实验室又增加了两年的数据进行分析后,得到的结果更加接近科学界可以宣布新粒子发现的统计学标准了。

费米实验室通过把大量质子加速冲击到一个不动的目标上的方式间接探测中微子。这个过程不会直接产生中微子,但会产生介子。介子衰变后会变成中微子(正介子衰变为中微子,负介子衰变为反中微子)。

自2002年起,费米实验室的探测器已收集了由10²¹个质子冲击目标产生的中微子,基本上探测到的中微子和反中微子各占半数。

但是有一些多出来的部分,结合最新两年的数据后,这些多出来的部分更加显著了——预计1578次产生中微子的情况,却多出381例(统计学上的显著性水平达到4.5);预计1977次产生负中微子的情况,却多出461例(显著性水平达4.8)。

物理学上要求显著性水平达到5才能宣布一种新粒子的发现。但是如果结合洛斯阿拉莫斯实验室的数据,显著性水平就达到6.1了。这足以让物理界谨慎对待了。

物理学家们对这些多出来的粒子大致给出了六种解释,其中几种都提到了新的中微子味态——惰性中微子的存在。惰性意指其很少与其他粒子有相互作用。目前所知中微子有三种“味态”(flavor),电子中微子、谬子中微子和陶子中微子。

目前物理界的“粒子标准模型”认为很多粒子都是三态的,比如中微子,夸克都是这样。如果这种新味态中微子的存在得到证实,那意味着“粒子标准模型”理论就要被改写了。◇

责任编辑:朱涵儒

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