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研究显示正反中微子行为不同

作者: 刘霞 来源: 科技日报
2020-04-17 08:56 
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由357名国际专家参与的日本T2K中微子合作组在《自然》杂志15日发表的文章称,他们历时近10年的研究发现,缪子型中微子转变成电子型中微子的概率高于缪子型反中微子转变成电子型反中微子的频率。最新研究中有迹象显示正反中微子行为存在差异,这或有助于阐明为什么现在的宇宙由物质而非反物质主导。

中国科学院高能研究所研究员温良剑对科技日报记者解释说:“大爆炸理论指出,宇宙起源于约138亿年前的一次大爆炸,当时应该产生了同样数量的正反物质。如果正反物质数量相同,它们相遇时会彼此湮灭,仅留下光子和暗物质。然而,宇宙演化至今,似乎由物质主导,‘正反物质不对称’是自然界最大的谜团之一。有科学家认为,中微子或在这幕大剧中扮演重要角色。”

据温良剑介绍,中微子分为电子型中微子、缪子型中微子和陶子型中微子三种类型(“味”)及其相应的反中微子,它可像变色龙一样,在以接近光速的速度行进时改变其“味”这就是所谓的中微子振荡。例如,来自太阳的电子型中微子在到达地球前会“变身”为陶子型中微子或缪子型中微子。

为研究这种振荡现象,T2K团队将在日本质子加速器研究中心产生的缪子型正反中微子发射到295公里外的“超级神冈”探测器上。在极其罕见的情况下,缪子型正反中微子在行进中,分别会“变身”为电子型正反中微子。

鉴于中微子几乎不与普通物质相互作用,10年间,T2K团队从近1021次质子打靶产生的中微子中检测到90个电子型中微子和15个电子型反中微子。数据分析表明,缪子型中微子转变成电子型中微子的概率高于缪子型反中微子转变成电子型反中微子的概率。不过,T2K最新结论尚未达到可以被称为“发现”的水平。

温良剑说:“尽管最新研究显著性不高,但对下一代中微子实验有积极意义。”

《自然》杂志报道称,为达到可以被称为“发现”的要求,物理学家要求助下一代中微子探测器,未来几年将有3款中微子探测器上线:中国江门中微子实验将率先于2022年开始采集数据;美国“地下中微子实验”和日本“顶级神冈”实验分别拟于2025年、2027年“上岗”。(记者刘霞)

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