全球今日?qǐng)?bào)丨STEREO實(shí)驗(yàn)最終結(jié)果否定惰性中微子假說(shuō)?對(duì)基礎(chǔ)物理學(xué)許多領(lǐng)域具有重要意義

(資料圖片)

STEREO實(shí)驗(yàn)裝置藝術(shù)圖。圖片來(lái)源：物理學(xué)家組織網(wǎng)

法國(guó)和德國(guó)科學(xué)家組成的STEREO合作組在最新一期《自然》雜志上發(fā)表了其反中微子研究最終結(jié)果。根據(jù)最終數(shù)據(jù)，研究人員排除了惰性中微子存在的跡象，惰性中微子是與許多理論有關(guān)的一種額外的中微子態(tài)，最新研究對(duì)基礎(chǔ)物理學(xué)許多領(lǐng)域具有重要意義。

中微子是宇宙中最古老、數(shù)量最多的物質(zhì)粒子，從宇宙誕生起就充斥整個(gè)宇宙空間，其非常輕，呈電中性，僅通過(guò)電弱力相互作用，極難被探測(cè)到。目前已知有3種不同類(lèi)型的中微子：電子中微子、繆子中微子和陶子中微子。而且，這些中微子能在不同狀態(tài)之間“變身”，即所謂的中微子振蕩。2011年，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，核反應(yīng)堆釋放出的反中微子通量的觀測(cè)值與預(yù)測(cè)值之間存在異常，因此提出新中微子態(tài)——惰性中微子，其也可能解釋暗物質(zhì)等目前尚未被完全理解的物理現(xiàn)象。

為明確驗(yàn)證這一惰性中微子假設(shè)并確定其性質(zhì)，STEREO實(shí)驗(yàn)于2017年在位于法國(guó)格勒諾布爾的高通量核研究反應(yīng)堆開(kāi)始運(yùn)行，由6個(gè)相同元件組成的探測(cè)器被放置在距離反應(yīng)堆的堆芯僅10米遠(yuǎn)處。由于不受外部環(huán)境影響，探測(cè)器能以前所未有的精度搜索惰性中微子的“蛛絲馬跡”。

馬克斯·普朗克科學(xué)研究所(MPIK)、法國(guó)國(guó)家科學(xué)研究院等機(jī)構(gòu)的科學(xué)家結(jié)合完整數(shù)據(jù)集發(fā)表了最新結(jié)果：他們證實(shí)了核反應(yīng)堆釋放的中微子通量異常，但惰性中微子并非造成這一現(xiàn)象的原因。

實(shí)驗(yàn)首席研究員之一、MPIK的克里斯蒂安·巴克解釋說(shuō)：“2017年至2020年間，我們共觀察到超過(guò)10萬(wàn)個(gè)中微子，但無(wú)法確定任何潛在的惰性中微子存在的跡象，觀測(cè)到的異常很可能是因?yàn)橛糜谕款A(yù)測(cè)的放射性衰變的核數(shù)據(jù)中的不確定性被低估，而非中微子實(shí)驗(yàn)本身?！?/p>

STEREO實(shí)驗(yàn)還提供了迄今最精確的測(cè)量鈾-235裂變產(chǎn)生的反中微子光譜，可用作未來(lái)高精度反應(yīng)堆實(shí)驗(yàn)，如確定中微子的質(zhì)量等級(jí)等的參考光譜，也有助于更好地理解反應(yīng)堆停堆期間發(fā)生的現(xiàn)象。

關(guān)鍵詞： 重要意義 反中微子 核反應(yīng)堆 外部環(huán)境