欧洲大型强子对撞机首次探测到中微子

一个研究组宣布，在欧洲核研究组织（CERN）大型强子对撞机（LHC）的实验中探测到中微子。这是世界上首例在对撞机上探测到中微子的研究，是粒子物理研究领域的一个里程碑。

位于瑞士和法国境内的大型强子对撞机的俯瞰图。

中微子是目前科学家所知的最小粒子。科学家一直不知道为什么宇宙中正物质比反物质多，他们认为对中微子的研究有助于为解开这个谜题提供新的线索。

多年来科学家都在研究怎样探测中微子，但是这不容易。部分原因是由于中微子太小、太轻。电子已经是很轻小的粒子，而中微子的质量只有电子的几十万分之一。

它们如此之小，这意味着它们可以轻易地穿过任何物体而不会撞上其它粒子。其实中微子无处不在。科学家估计每一秒钟都有数万亿个中微子穿过人体。

科学家知道太阳的内部会产生中微子，并认为粒子对撞实验也会产生中微子。可是在此之前，科学家从来没有在粒子对撞机上探测到中微子。

这个研究组设计了一个新的粒子探测器FASER，打算装在LHC上探测中微子。这个设备最终的产品要到明年才会完成。2018年，研究组先装了一个测试版，并进行了初步探测实验。

结果研究组发现他们一共探测到“六次候选中微子互动”，意思就是探测到六次很可能是中微子显露行踪与探测器互动的事件。这项结果证明用这个仪器探测中微子是有效和可行的。

研究者之一加利福尼亚大学尔湾分校（University of California Irvine）的物理学教授乔纳森·冯（Jonathan Feng）在发布研究成果的新闻稿中说：“在这个项目之前，从来没有在粒子对撞机内发现过中微子的信号。这是一项重要的突破，有助于进一步了解这些难以捉摸的粒子，以及它们在宇宙中所扮演的角色。”

研究称这个探测器使用铅板和钨板检测中微子。粒子对撞实验产生的中微子穿过这些金属板的时候，有机会留下它们的踪迹。研究人员表示通过分析中微子留下的这些蛛丝马迹，物理学家能够推测出它们的更多信息，比如它们的能量和味态等。

这份研究的另一位主要作者物理学家大卫·卡斯帕（David Casper）说：“这个新的探测器如此敏感，我们预计它正式安装在LHC上、明年开始新实验的时候，将可以捕获十万个以上中微子的互动信号。”

这份研究11月24日发表于《物理评论D刊》（Physical Review D）。