全球今日報丨STEREO實驗最終結(jié)果否定惰性中微子假說?對基礎(chǔ)物理學(xué)許多領(lǐng)域具有重要意義

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STEREO實驗裝置藝術(shù)圖。圖片來源：物理學(xué)家組織網(wǎng)

法國和德國科學(xué)家組成的STEREO合作組在最新一期《自然》雜志上發(fā)表了其反中微子研究最終結(jié)果。根據(jù)最終數(shù)據(jù)，研究人員排除了惰性中微子存在的跡象，惰性中微子是與許多理論有關(guān)的一種額外的中微子態(tài)，最新研究對基礎(chǔ)物理學(xué)許多領(lǐng)域具有重要意義。

中微子是宇宙中最古老、數(shù)量最多的物質(zhì)粒子，從宇宙誕生起就充斥整個宇宙空間，其非常輕，呈電中性，僅通過電弱力相互作用，極難被探測到。目前已知有3種不同類型的中微子：電子中微子、繆子中微子和陶子中微子。而且，這些中微子能在不同狀態(tài)之間“變身”，即所謂的中微子振蕩。2011年，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，核反應(yīng)堆釋放出的反中微子通量的觀測值與預(yù)測值之間存在異常，因此提出新中微子態(tài)——惰性中微子，其也可能解釋暗物質(zhì)等目前尚未被完全理解的物理現(xiàn)象。

為明確驗證這一惰性中微子假設(shè)并確定其性質(zhì)，STEREO實驗于2017年在位于法國格勒諾布爾的高通量核研究反應(yīng)堆開始運(yùn)行，由6個相同元件組成的探測器被放置在距離反應(yīng)堆的堆芯僅10米遠(yuǎn)處。由于不受外部環(huán)境影響，探測器能以前所未有的精度搜索惰性中微子的“蛛絲馬跡”。

馬克斯·普朗克科學(xué)研究所(MPIK)、法國國家科學(xué)研究院等機(jī)構(gòu)的科學(xué)家結(jié)合完整數(shù)據(jù)集發(fā)表了最新結(jié)果：他們證實了核反應(yīng)堆釋放的中微子通量異常，但惰性中微子并非造成這一現(xiàn)象的原因。

實驗首席研究員之一、MPIK的克里斯蒂安·巴克解釋說：“2017年至2020年間，我們共觀察到超過10萬個中微子，但無法確定任何潛在的惰性中微子存在的跡象，觀測到的異常很可能是因為用于通量預(yù)測的放射性衰變的核數(shù)據(jù)中的不確定性被低估，而非中微子實驗本身。”

STEREO實驗還提供了迄今最精確的測量鈾-235裂變產(chǎn)生的反中微子光譜，可用作未來高精度反應(yīng)堆實驗，如確定中微子的質(zhì)量等級等的參考光譜，也有助于更好地理解反應(yīng)堆停堆期間發(fā)生的現(xiàn)象。

關(guān)鍵詞： 重要意義 反中微子 核反應(yīng)堆 外部環(huán)境