在从未见过的相互作用中检测到难以捉摸的中微子

在从未见过的相互作用中检测到难以捉摸的中微子


四十三年前,理论物理学家丹尼尔·弗里德曼(Daniel Freedman)预测,在某些情况下,通过所有类型的物质传播的中微子,难以理解和难以捉摸的粒子,可以以一种使它们更容易被发现的方式相互作用现在,国际研究团队第一次用世界上最小的中微子探测器实验证明了这种现象,称为相干散射科学家表示,这些结果可为中微子研究和核反应堆监测新技术的重大进展铺平道路芝加哥大学实验物理学教授Juan Collar告诉Live Science说:“它在中微子物理学中一直是个圣杯” [物理学中18个最大的未解之谜] Collar是参与这项新研究的19个机构和4个国家的80名研究人员之一,该研究于8月3日在线发表在“科学”杂志上 “40年来,我们一直试图衡量这个过程我以前至少两次试过其他技术,其他很多人都尝试过,而且我们一直在失败,”Collar说通常,中微子探测器重达数千吨,但是Collar和他的同事建造了一种重量仅为32磅的新型探测器 (14.5公斤),这使它易于携带,因此适合在各种情况下使用,他们说在实验中,物理学家将探测器放置在距离田纳西州橡树岭国家实验室的散裂中子源(SNS)大约65英尺(20米)处 SNS主要用作中子源,但它制造中微子作为副产品科学家们能够测量探测器原子核上的中微子的相干散射通常,中微子与核内的单个质子或中子相互作用但是在1974年弗里德曼预测的相干散射中,接近的中微子与核的整个电荷相互作用 “这种形式的互动有点独特 - 它与我们在行动中看到中微子的所有其他方式截然不同,”Collar说 “问题在于这种相互作用的结果,即中微子击中你的目标后我们能够发现的结果是非常微妙的这只是对原子核的极低能量冲击”效果类似于在游泳池开始时发生的事情:母球击中位于台球桌中间的三角球中的第一个球,并且能量从一个球传播到下一个球,发送它们在很多方面,Collar解释道 “它与原子尺度上发生的情况类似,”Collar说 “中微子来了并踢出了整个核心,细胞核撞到了附近的细胞核它产生了一点点浓缩的混乱,从中可以看到一点点光线”但是,与游泳池游戏不同,中微子对细胞核的影响非常微妙,Collar说 [古怪的物理学:自然界中最酷的小颗粒]为了测量来自相互作用的光,研究人员使用了一种特殊的闪烁晶体,当被粒子击中时会发光为了增加发光,研究人员用碘化钠掺杂了碘化铯晶体根据Collar的说法,这种技术使检测中微子的可能性提高了100倍 “中微子是非常神秘的粒子,”Collar说 “人们把它们称为”幽灵粒子“,因为它们可以在没有相互作用的情况下穿过地球在我们所知道的所有粒子中,它们与任何其他已知形式的物质相互作用的可能性最小”由于中微子不愿相互作用,物理学家对这些粒子的理解仍然有限,这些粒子是在1959年发现的领子们希望这项新研究不仅能够推动中微子科学的发展,还能带来实际应用,特别是核工业例如,由于中微子毫不费力地穿过核反应堆的壁,它们可以用来了解反应堆内部的情况,他说 “你可以在核反应堆旁边安装这样一个便携式探测器,并监测从其中出来的中微子通量,”Collar说 “这种中微子通量实际上非常丰富,反映了反应堆操作员在内部真正做了什么反应堆操作员相对容易宣布只是发电的意图,但在幕后,他们可以生产武器级材料”最近的实验是COHERENT项目的一部分,
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