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【中国粒子探测器测试“通往超越标准模型物理学的门户”——取得卓越成果】(Live

【中国粒子探测器测试“通往超越标准模型物理学的门户”——取得卓越成果】(LiveScience)世界上最大的中微子探测器的首批结果刚刚公布,它们揭示了迄今为止最精确的中微子参数测量值。在运行了不到两个月的探测器——位于中国南方的江门中微子实验(JUNO)后,研究人员能够以前所未有的精度测量不同种类或“风味”的中微子的参数。这些结果缩小了两个关键中微子参数的值:描述不同中微子质量态如何组合形成中微子风味的混合角,以及这些质量态平方的差值。“在启动JUNO之前,这些参数来自一系列长期的实验……半个世纪的努力都凝聚在这两个参数的数值中,”JUNO副发言人乔阿基诺·拉努奇(Gioacchino Ranucci)告诉《生活科学》杂志。“我们在59天内超越了50年的测量。所以这可以让你对JUNO的强大之处有个概念。”该设施的首批结果已发布到预印本服务器arXiv,并已提交至《中国物理C》杂志进行同行评审。——中微子的幽灵之谜中微子或许是已知粒子中最神秘的。每秒都有数万亿个中微子穿过你的身体。然而,它们极少与你或其他任何物质相互作用,几乎不具有质量,因此被昵称为“幽灵粒子”。这也使得中微子成为最难研究的粒子之一,因为大多数中微子会直接穿过探测器而不留下任何痕迹。但物理学家渴望了解更多关于中微子的信息,因为它们或许能够打破粒子物理学的标准模型,而标准模型是我们对亚原子世界的最佳解释。尽管这是一个非常成功的理论,但它并不完全——而它未能预测到的一点是中微子会具有质量。证实幽灵粒子确实具有质量(这一发现为2015年诺贝尔物理学奖所认可)是由于一种被称为中微子振荡的现象。中微子有三种风味(电子、μ子和τ子),它们在时间和空间中移动时会在这些身份之间切换。这种奇怪现象的原因尚未完全被理解,但它或许能为令人兴奋的新物理学提供关键。“振荡现象意味着中微子是迄今为止唯一一种具有标准模型未能预测的属性的粒子,”拉努奇说。“因此,中微子是通往标准模型之外物理学的唯一通道。”为了探索中微子的属性并探究标准模型之外的领域,科学家们在地下深处建造了大型探测器。在这里,地球的地壳形成了一个天然的屏蔽,阻挡了大多数其他粒子,而幽灵粒子则会穿过并有机会在探测器中显露出它们的存在。JUNO是这些中微子探测器中最新且最大的一个。它是一个直径为35米(115英尺)的球体,内含1.97万吨(2万吨)液体闪烁体。这种液体是专门配制的,能够与中微子相互作用并产生一道闪光。在水箱的边缘,有传感器可以精确定位闪光并提供关于引发它的中微子的有用信息。以前的中微子探测器也是基于同样的原理;JUNO只是更大。它所含的液体闪烁体比任何以前的实验都要多20倍,使JUNO对中微子的灵敏度大大提高。根据研究人员的说法,这使得物理学家能够以前所未有的精度测量描述不同中微子风味之间振荡的参数。——对新物理学的探索JUNO团队对未来有着很高的期望,而这些初步结果表明他们正朝着实现这些目标的方向前进。随着时间的推移和数据的积累,研究人员希望在这些振荡参数上实现更高的精度。