科学家首次探测到中微子振荡

北京时间6月2日，《新科学家》网站报道称，科学家们宣布，他们已经探测到中微子粒子发生了“巨大的转变”——从μ子中微子到τ子中微子。欧洲核研究中心的物理学家表示，这一发现将有助于更好地解释宇宙形成的奥秘。中微子是宇宙中非常重要的基本粒子，其独特的物理特性一直深深吸引着科学家。中微子有三种类型:τ中微子、μ中微子和电子中微子。理论上，它们会随着周围环境在这三种类型之间转换，或者由它们自己触发，这也被称为“中微子振荡”。科学家一直在寻找中微子转换的直接证据。2006年，欧洲粒子物理研究所开始向地球上的另一个地方——意大利格兰萨索实验室发射μ子中微子束。在这个实验中，中微子束穿过地球730公里。科学家预测，当这些发射的中微子到达格兰萨索实验室时，一些μ子会变成τ。安装在格兰萨索实验室地下的中微子监测器将在那时收集相关数据，以确定μ子是否真的变成了τ。格伦-萨索实验室的研究人员说，经过三年多的监测，他们终于观察到其中一个μ子中微子变成了τ中微子。科学家表示，这是首次发现中微子振荡的直接证据，这具有重要意义，并将有助于解释为什么从太阳到达地球的中微子数量明显少于粒子物理标准模型计算的数量。通过多年总结实验事实而发展起来的粒子物理标准模型认为，中微子的质量为零，轻子数在相互作用中是守恒的，因此中微子不会从一种类型变为另一种类型。然而，近年来，不同的国家、不同的地点和对不同能量的中微子敏感的不同技术测量了太阳中微子的损失。最直观的解释是中微子有质量并且存在中微子振荡。事实上，科学家以前已经发现了中微子振荡的间接证据。早在1998年，超级神冈德就发现，大气和太阳中产生的许多μ子中微子和电子中微子到达探测器时就消失了。现在，科学家们终于获得了中微子巨大转变的直接证据。欧洲粒子物理研究所发言人詹姆斯·吉利斯说，探测到中微子的“伟大转折”是非常令人兴奋的，它推翻了粒子物理的原始标准模型。此外，宇宙学实验表明，宇宙质量的90%以上是暗物质。由于中微子充满了整个宇宙，大质量中微子是宇宙暗物质的候选者之一，这对于宇宙演化的理论研究也具有重要意义。出于两个原因，这个发现的价值和意义不能被高估。首先，中微子被称为“隐形人”。即使在穿越地球的100亿个中微子中，也只有一个会与其他物质相互作用。因此，检测它并不容易。在所有基本粒子中，中微子是最新的，也是人类最不了解的。第二，中微子是无处不在的粒子，它们的研究与全球世界观有关。随着中微子振荡的真相大白，特别是如果中微子的质量得到进一步证实甚至直接测量，它将彻底动摇理论物理建设的基础。