一個研究組宣布,在歐洲核研究組織(CERN)大型強子對撞機(LHC)的實驗中探測到中微子。這是世界上首例在對撞機上探測到中微子的研究,是粒子物理研究領域的一個里程碑。

中微子是目前科學家所知的最小粒子。科學家一直不知道為甚麼宇宙中正物質比反物質多,他們認為對中微子的研究有助於為解開這個謎題提供新的線索。

多年來科學家都在研究怎樣探測中微子,但是這不容易。部份原因是由於中微子太小、太輕。電子已經是很輕小的粒子,而中微子的質量只有電子的幾十萬分之一。

它們如此之小,這意味著它們可以輕易地穿過任何物體而不會撞上其它粒子。其實中微子無處不在。科學家估計每一秒鐘都有數萬億個中微子穿過人體。

科學家知道太陽的內部會產生中微子,並認為粒子對撞實驗也會產生中微子。可是在此之前,科學家從來沒有在粒子對撞機上探測到中微子。

這個研究組設計了一個新的粒子探測器FASER,打算裝在LHC上探測中微子。這個設備最終的產品要到明年才會完成。2018年,研究組先裝了一個測試版,並進行了初步探測實驗。

結果研究組發現他們一共探測到「六次候選中微子互動」,意思就是探測到六次很可能是中微子顯露行蹤與探測器互動的事件。這項結果證明用這個儀器探測中微子是有效和可行的。

研究者之一加利福尼亞大學爾灣分校(University of California Irvine)的物理學教授喬納森·馮(Jonathan Feng)在發布研究成果的新聞稿中說:「在這個項目之前,從來沒有在粒子對撞機內發現過中微子的信號。這是一項重要的突破,有助於進一步了解這些難以捉摸的粒子,以及它們在宇宙中所扮演的角色。」

研究稱這個探測器使用鉛板和鎢板檢測中微子。粒子對撞實驗產生的中微子穿過這些金屬板的時候,有機會留下它們的蹤跡。研究人員表示通過分析中微子留下的這些蛛絲馬跡,物理學家能夠推測出它們的更多信息,比如它們的能量和味態等。

這份研究的另一位主要作者物理學家大衛·卡斯帕(David Casper)說:「這個新的探測器如此敏感,我們預計它正式安裝在LHC上、明年開始新實驗的時候,將可以捕獲十萬個以上中微子的互動信號。」

這份研究11月24日發表於《物理評論D刊》(Physical Review D)。#

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