幽灵终于真的在机器里了：科学家第一次发现在粒子对撞机中创建。
这些丰富而神秘的亚原子粒子与其他物质分离得如此之远，以至于它们像幽灵一样滑过物质，为它们赢得了“幽灵粒子”的绰号。
研究人员表示，这项工作代表了对对撞中微子的首次直接观察，并将帮助我们了解这些粒子是如何形成的、它们的特性是什么以及它们在宇宙演化中的作用。
使用大型强子对撞机的 FASERnu 探测器获得的结果，被提出在意大利举行的第 57 届 Rencontres de Moriond 电弱相互作用和统一理论会议上。
“我们发现了来自全新来源的中微子——粒子对撞机——两束粒子以极高的能量碰撞在一起，”粒子物理学家乔纳森·冯说加州大学欧文分校。
中微子是宇宙中最丰富的亚原子粒子之一，仅次于光子。但它们不带电荷，质量几乎为零，并且几乎不与遇到的其他粒子相互作用。数千亿中微子现在正流过你的身体。
中微子是在高能环境中产生的，例如发生在恒星内部或超新星爆炸。虽然我们可能不会在日常生活中注意到它们，但物理学家相信它们的质量 -– 可能会影响宇宙的引力（尽管中微子几乎已经被排除为暗物质）。
尽管它们与物质的相互作用很小，但也不是完全不存在。一次又一次，宇宙与另一个粒子碰撞，产生非常微弱的光。
与其他辐射源隔离的地下探测器可以探测到这些爆发。冰立方在南极洲，超级神冈在日本，以及迷你布恩伊利诺伊州费米实验室有三个这样的探测器。
然而，物理学家长期以来一直在寻找粒子对撞机中产生的中微子，因为所涉及的高能中微子不像低能中微子那样得到充分研究。
欧洲核子研究中心的粒子物理学家杰米·博伊德说：“它们可以以我们无法通过其他方式了解的方式告诉我们深空。” “大型强子对撞机中的这些极高能中微子对于理解粒子天体物理学中真正令人兴奋的观测非常重要。”
FASERnu 是一个乳液检测仪由毫米厚的钨板与乳胶膜层交替组成。选择钨是因为它的密度高，这增加了中微子相互作用的可能性；该探测器由 730 个乳胶膜和总重约 1 吨的钨组成。
在大型强子对撞机的粒子实验中，中微子可以与钨板中的原子核碰撞，产生在乳剂层中留下痕迹的粒子，有点像电离辐射在云室。
这些底片需要像照相胶片一样进行冲洗，然后物理学家才能分析粒子轨迹以找出产生它们的原因。
确定了六种中微子候选者。现在，研究人员利用去年开始的第三次升级大型强子对撞机运行的数据证实了他们的发现，显着性水平为16西格玛。
这意味着信号是随机产生的可能性非常低，几乎为零； 5 西格玛的显着性水平足以成为粒子物理学的发现。
FASER 团队仍在努力分析探测器收集的数据，并且可能会进行更多的中微子探测。 LHC 第三次运行预计将继续进行直到2026年，数据收集和分析正在进行中。
时间回到 2021 年，加州大学欧文分校的物理学家 David Casper这次运行将产生大约 10,000 次中微子相互作用，这意味着我们仅仅触及了 FASERnu 所能提供的表面。
“中微子是唯一已知的粒子，大型强子对撞机的大型实验无法直接检测到，”他说”，“因此 FASER 的成功观测意味着对撞机的全部物理潜力终于得到了开发。”
