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南极中微子探测器发现迄今能级最高震荡事件


□ 晨风

摘 要:

"冰立方"中微子望远镜是一台设置在南极的中微子探测器,日前这台设备记录到迄今最高能级的一次中微子震荡事件。尽管这一结果并不能算是一大惊喜,但研究人员们表示这些发现最终将帮助我们达成对中微子质量之谜的清晰认识。中微子有三种类别,被称为三种不同的"味",

  晨风

  “冰立方”中微子望远镜是一台设置在南极的中微子探测器,日前这台设备记录到迄今最高能级的一次中微子震荡事件。尽管这一结果并不能算是-.大惊喜,但研究人员们表示这些发现最终将帮助我们达成对中微子质量之谜的清晰认识。中微子有三种类别,被称为三种不同的“味”,研究人员相信他们最终将会了解这三种中微子中哪种是质量最轻的,哪种是最重的。冰立方望远镜最初的设计目的是为了探测来自超新星或伽马射线暴等天体来源的中微子信号。然而,现在这台设备却成了探测中微子震荡现象的利器。所谓中微子震荡,是指这种亚原子粒子在飞行途中从一种类型转变为另一种类型的现象,而今一现象的研究是粒子物理学领域的热门话题。德国慕尼黑工业大学的博士后安德里亚斯·格罗斯是此次中微子震荡事件研究的主要研究者。他表示:“这是我们向粒子物理学界迈进的第一步。”格罗斯还在日本京都举行的第25届国际中微子物理与天体物理学会议上报告了这项发现的有关情况。在此次会议上,“冰立方”小组首次展示了他们在设备全部调试完毕之后,获得的首批完整数据。

  冰立方探测器的首席科学家,美国威斯康辛大学麦迪逊分校的一位物理学家弗朗西斯·哈尔岑表示,由于宇宙射线不断地轰击着地球大气粒子,平均每分钟地球大气中都会产生约300万亿个u中微子。然而,冰立方探测器每小时大约只能探测到其中的10个大气u中微子。发生震荡的中微子能级一般是在lOCeV -lOOGeV之间,尤以30GeV能级附近的震荡信号最为强烈。

  尽管从u子向r子的震荡在此之前,已经被加速器在较低能级条件下进行了模拟研究,但是此番在更高能级的条件下观察发现,其结果也在预料范围之内。这很容易符合理论预期的结果,也证明了冰立方探测器的工作状态良好。加拿大安大略金斯敦皇后大学物理学家,正在加拿大境内苏伯里陨坑建设的SNO+中微子探测项目负责人马克·陈认为,这项发现为人们提供了在更高能级下的新验证。而日本的超级神冈中微子探测器同样纪录到一些较小数量的高能震荡事件。不过日本名古屋大学物理学家,超级神冈探测器项目组成员伊藤好孝指出,超级神冈探测器在lOGeV能级以上范围内的能级分辨率已经非常低下,而在50CeV能级以上时则已经无法辨别中微子震荡的能级,因此后者并不能作为冰立方探测器的结果佐证。

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