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科技实时动态:加拿大中微子探测器的新实验证实了一种理论 挑战另一种理论

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在世界上最先进的粒子探测器之一的两项新实验证实了之前的研究,这项研究在四年前获得了诺贝尔物理学奖,同时也测试了另一种近期理论是否需要精炼。

使用名为SNO +的中微子探测器漂浮在 安大略省萨德伯里的SNOLAB设施的地下洞穴中 ,一个国际科学家团队,包括阿尔伯塔大学的一些科学家,验证了先前的测量结果,显示难以捉摸的高能粒子具有质量。但他们无法找到一种被称为核子衰变现象的证据,即质子和中子分解成较轻的亚原子粒子,这是由最近的一项理论所预测的。

“我们正试图弄清楚是什么让中微子嘀嗒作响。它们具有质量,但我们不知道该质量是如何起作用的,“A 粒子物理中心主任卡斯滕克劳斯解释道 。“SNO +旨在确定是否可以直接测量中微子质量。”

中微子,与电子密切相关的亚原子粒子,在到达地球之前可以无阻碍地传播数十亿光年。SNO +探测器位于地下深处,内置精确的仪器,不受背景辐射的影响 - 这种设计有助于减少干扰,因此科学家可以在探测到中子时捕获中微子。

建立一个更好的中微子探测器

“SNO +由一个漂浮在充满水的洞穴中的丙烯酸球体组成,” 加拿大Astroparticle Physics研究主席Aksel Hallin解释说 ,他与Krauss和物理学家Juan PabloYáñez的 U同事一起工作 。“在A的U,我们负责找到一种方法来保持船只下降,这需要详细的工程设计,以创建超纯材料的绳网。我们还开发了一种水下系统来监测容器,并在设备上进行校准。“

Hallin指出,球体可以填充不同的材料,使团队能够探测到不同能级的中微子。

“该球体目前含有900,000千克水。下一步是用一种叫做液体闪烁体的材料填充它 - 一种将能量从辐射转换成闪光的化学物质,“Hallin说。

“我们面临的主要挑战是准备一个在实验期间保持稳定的合适的闪烁体,”化学教授 Jonathan Veinot说道,他正在与博士后研究员Munish Sharma合作完成该项目。“这涉及众多考虑因素,包括与地下SNO +设施的兼容性,了解材料的化学性质,在实验室规模上制备候选闪烁体,测试材料稳定性和响应,以及最终在探测器中实施。

“这是一项非常大的事业,有巨大的回报潜力。”

随着水填充室,该团队能够复制先前一系列测试的测量结果,这些测试证明中微子具有质量。这些原始测量结果获得了2015年诺贝尔物理学奖。新的结果还表明,SNO +已准备好进入下一阶段:使用闪烁体寻找更难以捉摸的低能中微子。

期待意外

在一系列单独的SNO +实验中,研究人员对某些类型的核子衰变进行了最灵敏的搜索。虽然他们没有发现它,但他们确实证明了如果这种现象存在,它甚至比原先想象的更为罕见,并且对这种现象的罕见程度设定了限制。

“粒子世界中没有太多东西我们无法正确描述。粒子物理学的标准模型非常具有预测性并且非常成功。在这个框架内没有描述大量的中微子,“克劳斯说。

“这就是让中微子如此令人兴奋的原因:每当我们看到它们如何运作的新方面时,我们就会学到新东西。”

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