一個多世紀以來，科學家一直對隱藏，微小的空間維度可能影響我們熟悉的三維世界的物理學的可能性著迷。儘管進行了數十年的實驗搜索，但尚未有這些額外維度的具體證據。現在，最近的一項研究提出了一種推進此搜索的方法：使用即將到來的深層中微子實驗（Dune）通過中微子行為探測這些隱藏的維度。
中微子是宇宙最難以捉摸的顆粒之一，贏得了暱稱”幽靈粒子。 “中微子有三種已知類型的類型，或“風味”，每種類型都比電子的數十億倍。這些顆粒在不與其他顆粒相互作用的情況下傳播時，它們的轉化（或振盪）變成不同的口味。
用沙丘研究中微子
沙丘是一項基於伊利諾伊州和南達科他州的中微子振盪實驗。 “在這項實驗中，中微子是由Fermilab（在伊利諾伊州）的粒子加速器產生的，行進的距離為1300公里[800英里]，並使用南達科他州的大型地下探測器觀察到，”男人的主人是韓國鐘 - 安大學的教授，並通過電子郵件告訴Live Science。
實驗設置是研究中微子振蕩的理想選擇。在費米拉布（Fermilab）的碰撞中創建的中微子（主要是元中微子（三種口味）之一）將穿越地球到達南達科他州的檢測器。一路上，預計其中一些顆粒將轉變為其他兩種口味：電子中微子和tau中微子。
通過觀察不同的口味在旅途中如何發展，沙丘科學家希望揭開中微子物理學中的幾個基本問題，例如中微子群眾的層次結構，控制振蕩的精確參數以及中微子在創造宇宙中的重要性敵人時可能發揮的作用。
有關的：新的理論研究表明，我們的宇宙正在與“嬰兒宇宙”合併，從而使其擴展。
該研究發表在高能物理學雜誌 在11月，建議中微子的神秘行為可以解釋，如果除了熟悉的空間三個維度外，微米的規模（百萬分之一）還存在額外的空間維度。雖然按日常標準符合微小的標準，但與船長計（一米四分之一）相比，這種尺寸非常大亞原子顆粒。
“大額外維度的理論，首先建議的Masud解釋說，Arkani-Hamed，Dimopoulos和Dvali在1998年提出，我們熟悉的三維空間嵌入了四個或更多維度的更高維度的框架中。重力比自然界中的其他基本力量弱得多。此外，大額外維度的理論為微小中微子質量的起源提供了潛在的解釋，這種現象仍然無法解釋粒子物理的標準模型。 ”
根據研究作者的說法，如果存在額外的維度，它們可能會以沙丘可檢測的方式巧妙地改變中微子振盪概率。這些扭曲可能是對預期振盪概率的輕微抑製作用，而在較高的中微子能量下，這些扭曲可能是對預期的振盪概率和小振蕩的“搖擺”。
在這項研究中，作者考慮了單個額外維度的情況。額外維度的效果主要取決於其大小。這種依賴性為研究人員提供了一個機會，可以通過分析如何分析如何研究這種維度的存在中微子與檢測器中的物質相互作用。額外的維度會影響中微子的振盪概率，這反過來又可以揭示其潛在的存在和特性的寶貴線索。
Masud說：“我們使用計算模型從沙丘實驗中模擬了數年的中微子數據。” “通過分析大型額外維度對中微子振盪概率的低能和高能影響，我們從統計上評估了沙丘限制這些額外維度的潛在大小的能力，假設它們在自然界中存在。”
該團隊的分析表明，如果沙丘實驗的大小約為半微米（一百萬米），則可以檢測出額外的尺寸。 Dune目前正在建設中，預計將在2030年左右開始數據收集。經過數年的運行，累積數據可能足以對大型額外維度理論進行全面分析。該團隊預計該分析的結果將大約從現在開始大約十年。
此外，他們認為，將來，將Dune的數據與其他實驗方法（例如對撞機實驗或天體物理和宇宙學觀察）相結合，將增強以更精確和準確性研究額外維度的性質的能力。
Masud說：“將來，結合其他類型數據的投入可能會進一步擰緊這些上限，如果它們存在於自然界中，則發現它們更合理。” “除了成為新物理學的令人興奮的途徑外，較大的額外維度的潛在存在還可以幫助沙丘衡量中微子物理學中的標準未知數，而不受未計算的影響的影響。”
