
物理學家第一次在世界上最大的原子粉碎器內創建並檢測到高能“幽靈顆粒”。這些發現可以幫助解開恆星如何進入超新星的秘密。
小顆粒,稱為中微子在世界上最大的粒子加速器的大型強子對撞機(LHC)的Faser Neutmino探測器發現,位於瑞士日內瓦附近的歐洲核研究組織(CERN)。
中微子獲得了光譜暱稱,因為它們的不存在電荷和幾乎為零的質量意味著它們幾乎與其他類型的物質相互作用。忠實於他們幽靈般的綽號,中微子以接近光速的常規物質飛行。物理學家提出了他們的結果3月19日,在意大利拉托爾的第57屆Rencontres de Moriond Electroweak互動和統一理論會議上。
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“我們已經從一個嶄新的來源(粒子山脈)中發現了中微子,在那裡您有兩束粒子在極高的能量上粉碎在一起,”喬納森馮,加利福尼亞大學爾灣分校的物理學家,以及Faser合作的共同發言人,在一份聲明中說。
每一秒鐘,大約1000億個中微子通過身體的每個正方形厘米。微小的顆粒無處不在 - 在恆星的核火,巨大的超新星爆炸,宇宙射線和放射性衰減以及地球上的粒子加速器和核反應器中產生。實際上,1956年最初發現從核反應堆拉開的中微子是僅次於光子的宇宙中最豐富的亞原子顆粒。
但是,儘管它們無處不在,但與其他物質的最小相互作用的無關緊要和幾乎無質量的粒子使它們難以檢測到非常困難。儘管有許多著名的中微子檢測實驗,例如日本的超級kamiokande探測器,費米拉布的迷你蛋白和南極Icecube探測器 - 已經能夠發現太陽能生成的中微子。
但是,從陽光到達我們的中微子只是那裡的鬼顆粒的一小部分。另一端,能量譜是在巨大的超新星爆炸中產生的高能中微子,當深空顆粒猛撞到地球大氣中時。直到現在,這些高能幽靈一直是科學家的謎。
“ LHC中的這些非常高能的中微子對於理解粒子天體物理學中真正令人興奮的觀察至關重要,”傑米·博伊德(Jamie Boyd)CERN粒子物理學家和FASER共同發言人在聲明中說。新的檢測可以幫助解釋恆星如何燃燒和爆炸,以及如何高度能源的中微子相互作用在太空中產生其他顆粒的產生。
為了捕捉亞原子幽靈,物理學家建立了一種顆粒檢測的S'More:鉛的密集金屬板和鎢,將多層的光探測的gunk夾住,稱為乳液。當質子的高功率梁將LHC粉碎在一起時,它們會產生副產品顆粒的淋浴,其中一小部分中微子進入了S'More。然後,來自這些碰撞的中微子然後將密集的金屬板中的原子核猛撞到其他顆粒中。乳液層的工作方式與老式的攝影膜相似,與中微子副產品做出反應,在粒子通過它們拉鍊時貼上它們的追踪輪廓。
通過“開發”這種類似膜的乳液並分析粒子步道,物理學家發現,某些標記是由中微子通過板穿過板的粒子噴射產生的。他們甚至可以確定中微子的三個粒子“風味”(tau,muon或電子)中的哪一種。
該實驗發現的六個中微子於2021年首次確定。物理學家花了兩年時間收集足夠的數據來確認它們是真實的。現在,他們希望找到更多的東西,並認為他們可以使用它們來探測製造高度能量的幽靈顆粒的宇宙環境。