科技日報記者 張佳欣
3日《自然》雜志同時發(fā)表兩項研究，再次對長期困擾物理學(xué)界的惰性中微子假說進行了檢驗。結(jié)果顯示，相關(guān)實驗并未發(fā)現(xiàn)任何額外類型中微子的證據(jù)，測量結(jié)果與標準模型預(yù)測基本一致，從而削弱了存在第四種類型的中微子——惰性中微子的可能性。
中微子是宇宙中數(shù)量僅次于光子的基本粒子，已知分為電子、繆子和τ三種類型，其能夠在這三種類型之間來回“變身”，即發(fā)生振蕩。過去幾十年的洛斯阿拉莫斯實驗、MiniBooNE實驗以及多項“鎵異常”實驗都曾給出難以解釋的結(jié)果：有的觀測到電子中微子數(shù)量“過多”，有的觀測到“偏少”。這些異常曾被解讀為存在一種或多種惰性中微子的可能證據(jù)。
此次發(fā)表的第一項研究來自美國費米國家加速器實驗室的MicroBooNE實驗。研究團隊對繆子中微子在短距離傳播過程中轉(zhuǎn)變?yōu)殡娮又形⒆拥那闆r進行了精確測量。與此前MiniBooNE實驗相比，此次使用的探測器能更清晰地區(qū)分電子信號與其他干擾事件。分析結(jié)果顯示，觀測到的電子中微子數(shù)量與標準模型預(yù)期基本一致，沒有出現(xiàn)MiniBooNE所報告的異常多出的現(xiàn)象。這一結(jié)果以95%的置信度排除了包含單一惰性中微子的理論模型，為此前的“異常”提供了重要檢驗。
另一項研究來自德國卡爾斯魯厄氚中微子質(zhì)量實驗。該實驗以測量氚衰變末端電子能譜為核心，間接推算出中微子質(zhì)量，同時檢驗是否存在惰性中微子。理論上，惰性中微子會在能譜中留下可測量的異常信號。然而，該實驗最新數(shù)據(jù)并未發(fā)現(xiàn)任何與惰性中微子相關(guān)的特征。這也使得長期存在的“鎵異常”解釋受到挑戰(zhàn)。
值得注意的是，盡管最新實驗結(jié)果未支持惰性中微子的存在，但科學(xué)家并未完全排除第四類中微子存在的可能性。理論物理學(xué)家認為，可能還存在其他中微子狀態(tài)，只是目前的技術(shù)尚無法探測到。
