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μ中微子“变身”τ中微子直接证据找到

导读: 意大利格兰·萨索国家实验室的OPERA(采用乳胶径迹装置的振荡实验项目)实验组表示,他们首次捕获到了μ中微子“变身”为τ中微子的直接证据。


  意大利格兰·萨索国家实验室的OPERA(采用乳胶径迹装置的振荡实验项目)实验组表示,他们首次捕获到了μ中微子“变身”为τ中微子的直接证据。

  2011年9月,OPERA实验组宣布,发现中微子的行进速度超过了光速。此言一出,引发公众一片哗然,因为这显然违背了爱因斯坦的狭义相对论。实验组随后在测量中发现了很多潜在的错误来源,证明此项“发现”是错误的。但事情并没有结束,现在,OPERA实验组首次直接观测到中微子之间的“变身”。

  目前,科学界普遍认为,中微子有三种类型或者“味”:电子中微子、μ中微子和τ中微子。在非常罕见的情况下,中微子会与质子或中子相互作用,生成电子、μ子或τ子轻子,这被称为中微子振荡。长时间以来,科学家们一直不相信中微子能改变其类型,但始终坚信,中微子振荡不仅在微观世界最基本的规律中起着重要作用,而且与宇宙的起源与演化有关,例如宇宙中物质与反物质的不对称很有可能由此造成。

  据英国《自然》杂志6月16日报道,2008年到2012年间,欧洲核子研究中心(CERN)朝730公里远的意大利格兰·索瓦山发射了一束μ中微子束,当到达目的地时,有些μ中微子变成了τ中微子。最新研究结果表明,当这些中微子撞击OPERA探测器内的铅靶时,生成了一些τ轻子。那不勒斯费德里克二世大学的物理学家、OPERA发言人乔瓦尼·德莱利斯说:“这种轻子转眼间就发生了衰变——尽管它以接近光速行进,但只行进了不到1毫米。”

  OPERA团队在15万块“砖”组成的阵列中,探测到了这种短命的粒子。阵列中的每块“砖”重约8公斤,由57块堆在一起的感光板组成。鉴于这套装置的表面积达11万平方米,他们设置了一套自动系统在这些板上搜索微条纹,其会显示τ轻子出现的信号。

  去年,OPERA团队发表研究结论称,他们发现了4个可能的τ轻子信号,但根据严苛的物理学法则,这尚不足以被宣布为一项新发现。不过,他们现在发现了第五个此类事件,足以宣布试验获得了成功。

  2013年7月,世界上第一个加速器中微子实验——日本的T2K实验(从高能物理研究所到神岗的长基线加速器中微子实验)首次使用人工中微子源,获得了中微子振荡的第一个直接证据——在一束μ中微子束中探测到了电子中微子的信号。

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