科學家設計新實驗探尋惰性中微子

一臺重達30噸的探測器最近運抵美國費米國家加速器實驗室，主要目的是尋找惰性中微子。據悉，這臺探測器將于今年年底或明年年初啟動。該實驗室的發言人、耶魯大學物理學家邦妮·弗萊明表示，與被科學家們認為賦予物質質量的希格斯玻色子不同，惰性中微子處于完全未知的領域，只有少數科學家相信其存在，因此，最新實驗極富“革命性”。

目前已知有三種類型的中微子：電子中微子、μ中微子和τ中微子，這些中微子會以一定的頻率相互轉化（中微子振蕩）；另外，在碰撞過程中，電子中微子能變成電子，μ中微子能變成μ子，τ中微子能變成τ輕子。但有少量跡象表明，可能還存在著一種全新的中微子。上世紀90年代，科學家們在對來自太陽的中微子進行探測時，發現了疑似電子中微子消失的證據；也有探測中微子振蕩的實驗發現了多余的電子中微子。

弗萊明7月1日接受美國趣味科學網站采訪時表示，如果惰性中微子存在，它們將通過非常微弱的引力同物質相互作用，因此不可能直接探測，新探測器的主要目的就是尋找惰性中微子的間接證據。在即將進行的名為MicroBooNE的實驗中，一束純μ中微子會通過這臺30噸的裝滿了氬氣的金屬罐。盡管大部分中微子都會毫發無損地通過氬氣，但有些中微子會變為電子中微子、τ中微子或惰性中微子；其中的一些中微子還會與探測器內氬原子的原子核發生碰撞。

隨后，探測器通過對碰撞后留下的帶電荷粒子進行分析，確定何時、何地以及何種粒子最終被制造出來。因為研究人員知道在此類碰撞中電子中微子變成電子的頻率，所以，最終出現的任何偏差都可能是μ中微子變成惰性中微子、接著變成電子中微子并最終變成電子的證據。盡管實驗中發現惰性中微子（宇宙間最大的秘密之一）的可能性微乎其微，但并非不可能。不過，即使新實驗發現了某些奇怪的現象，也并不能保證就是惰性中微子，而非其他完全不同的相互作用。