- 法国的一个小型核反应堆没有发现惰性中微子的证据,即一直难以捉摸的第四种中微子。
- 中微子是宇宙中第二常见的粒子,但它们很难被发现。
- 这项新研究并没有完全排除无菌中微子的存在。
实际上,中微子无处不在。它们是宇宙中最常见的粒子之一(仅次于光子,也就是光),现在有数十亿个这样的粒子正在穿过你的身体。但是中微子很少与其他粒子相互作用——毕竟,它们是中性的——所以它们很难被探测到。
尽管中微子在已知的宇宙中无处不在,但我们对它们还有很多不了解的地方。现在,物理学家知道三种中微子:电子、μ子和tau,每一种都与它们各自的粒子有关。因为这些粒子有质量(非常、非常、非常小的质量),它们可以变成任何一种不同“口味”的中微子。
然而,多年来,一种假设的“无菌中微子”作为对核反应堆发出的记录中微子预测不足的解释一直在流传。2011年,两组理论学家估计,核反应堆释放出的中微子(技术上是“反中微子”,但我们不要陷入这个陷阱)比预期少了6%,并推测这些电子中微子可能会转化为惰性中微子。
一个又一个实验寻找这些中微子,由于它们只在引力作用下相互作用,无菌中微子比其他中微子更难探测,但他们一无所获。然而,上周,法国格勒诺布尔的马克斯-普朗克研究所(MPIK)和劳厄-朗格万研究所的研究人员又增加了反对惰性中微子的证据。在他们的实验中,科学家们在小型研究反应堆中使用了一个名为STEREO的中微子探测器,看看他们是否能探测到无菌中微子。他们的研究结果发表在《自然》杂志上。
据《科学》杂志报道,因为低能中微子比高能中微子变化得更快,所以“电子中微子的能谱”应该随着时间的推移而变化。然而,STEREO没有发现能量谱的变化,排除了惰性中微子作为解释的可能性。相反,对这种持续的中微子短缺最可能的解释可能是糟糕的数据。
“在2017年至2020年期间,我们总共观察到了超过10万个中微子,但在这些测量中没有发现任何可能的无菌中微子的痕迹,”MPIK研究员克里斯蒂安·巴克在一份声明中说。“最有可能的是,观测到的异常是由于用于通量预测的放射性衰变的核心数据中被低估的不确定性,而不是中微子实验本身。”
由于中微子在宇宙中无处不在,了解它们的所有特性对于充实甚至挑战粒子物理标准模型以及探索其他难以捉摸的粒子(如暗物质)至关重要。
研究人员还没有完全排除无菌中微子的存在,但就目前而言,它们仍然迷失在我们周围的其他宇宙之谜中——也就是说,如果它们存在的话。