弗吉尼亚理工大学
在这张2013年的照片中，工作人员在圆柱形容器或低温恒温器中安装了微型探测器的一个部件，称为时间投影室
信用:赖达尔·哈恩，费米实验室
美国大学微博客实验的新结果
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能源部费米国家加速器实验室对一种被称为无菌中微子的理论粒子进行了打击
没有这回事
二十多年来，第四个中微子的理论一直是早期物理实验中异常现象的有希望的解释
发现一个新粒子将是一个重大发现，也是我们对宇宙认识的一个根本性转变
也有可能获得诺贝尔奖
但事实并非如此
弗吉尼亚理工大学科学学院物理系教授卡米洛·马里亚尼是国际、多大学、多机构微博客项目的科学家之一
从2012年开始，他就致力于这个项目
“最近的结果对中微子界非常重要，主要有两个方面
这是第一个来自液态氩时间投影室的重大物理结果
液态氩热塑性塑料在技术方面一直很有前途，但从未产生大的物理结果
第二个当然是我们现在更好地理解自然，”马里亚尼说，她也是弗吉尼亚理工大学中微子物理中心的成员和吉尔斯县金博尔顿地下研究设施的主任
国际微型月球实验使用了一个放置在费米实验室中微子束中的170吨重的探测器
该实验研究中微子的相互作用，并没有发现理论上的第四种中微子“无菌中微子”的迹象
信用:赖达尔·哈恩，费米实验室
今天公布的结果符合粒子物理标准模型，这是科学家关于宇宙如何运行的最佳理论
数据与标准模型预测的一致:三种中微子——不多不少
中微子有三种已知的类型——电子中微子、μ子中微子和τ中微子，它们在传播过程中可以以特定的方式在这三种类型之间切换
“多年来，我们一直在研究第四个中微子存在的可能性，这是一种新的粒子，在粒子物理的标准模型中没有预测到，”Mariani补充道
“2010年初的微型黑洞实验显示了一种异常现象，可以用无菌中微子的存在来解释
我是这次合作的一部分，也是迷你博客最近一篇论文的作者
随着技术的进步和液态氩投影室的详细介绍，微泡能够不赞成将微泡低能过剩解释为无菌中微子所致
看到发现另一种粒子的可能性有点令人难过，但我们增进了对自然的了解，这是一件非常重要的事情
" MicroBooNE是一个170吨重的中微子探测器，大约相当于一辆校车大小，自2015年以来一直由芝加哥附近的费米国家加速器实验室运营
这项国际实验有来自五个国家36个机构的近200名合作者
据费米实验室称，他们利用这项技术记录了极其精确的中微子事件的三维图像，并详细检查了粒子相互作用——这是对亚原子世界的一项急需的探索
微型探测器使用特殊的光传感器和8000多根精心连接的电线来捕捉粒子轨迹
它装在一个40英尺长的圆柱形容器里，里面装满了170吨纯液态氩
中微子撞上致密透明的液体，释放出电子设备可以记录的额外粒子
由此产生的图片显示了详细的粒子路径，关键是区分了电子和光子
MicroBooNE先进的液态氩技术使研究人员能够捕捉粒子轨迹的详细图像
这个电子中微子事件显示了一个电子簇射和一个质子轨迹
信用:微博协作
从2012年抵达布莱克斯堡开始，马里亚尼和几名博士后研究人员参与了微型探测器的建造、组装和调试
“我们负责监控探测器输出数据质量的在线系统，我们与本科生一起做了一些初步的探测器工作，他们建造了一个微型探测器，并于2014年将其送到费米实验室
探测器被用来识别穿过主探测器体积的μ子，”马里亚尼说
中微子是自然界的基本粒子之一
它们是中性的，极其微小，是我们宇宙中质量最丰富的粒子——尽管它们很少与其他物质相互作用
物理学家对它们也特别感兴趣，有许多未解的问题
这些谜题包括为什么它们的质量如此之小，以及它们是否是我们宇宙中物质统治反物质的原因
费米实验室在一份新闻稿中说，这使得中微子成为探索宇宙如何在最小尺度上运行的独特窗口
据费米实验室称，随着无菌中微子被进一步视为中微子数据异常的解释，科学家们正在研究其他可能性
其中包括像中微子碰撞过程中其他过程产生的光一样有趣的东西，或者像理论上的暗物质一样奇特的东西
工作人员在圆柱形容器或低温恒温器中安装了微型探测器的一个部件(称为时间投影室)
信用:赖达尔·哈恩，费米实验室
系主任、物理学教授马克·皮特说，他在中微子物理中心的许多同事都积极参与了对无菌中微子的研究
皮特说:“寻找无菌中微子的探测技术一直是中心教职员工乔纳森·林克和布鲁斯·沃格拉尔的兴趣所在。”
“在理论方面，中心主任帕特里克·哈贝尔和卡米洛的团队一直在率先理解像微泡这样的液态氩实验是如何受到中微子与氩核相互作用模型的影响的
" 皮特补充说，早在2011年，马里亚尼就主办了十字路口无菌中微子国际研讨会，这是该中心的首批活动之一
该中心主任Huber补充道，“这是我们第一次从液态氩探测器上获得真正的顶级物理观测，这也表明这是一项复杂的技术
分析花了很长时间
他们很久以前就停止了数据采集，但是仅仅把探测器的原始数据转换成关于物理的陈述是一个非常困难的过程
……这是科学的好日子，我们学到了一些东西，我们学到的是光子，而不是电子
" 马里亚尼的下一步是什么？他是新的“深层地下中微子实验”(简称“沙丘”)的一部分，这是一个旗舰国际实验，也由费米实验室主持，已经有来自30多个国家的1000多名研究人员
DUNE将通过向位于一英里深的桑福德地下研究设施的探测器发送穿过地球800英里的中微子来研究振荡
短距离和长距离中微子实验的结合将使研究人员深入了解这些基本粒子的工作原理
目前正在建设中，探测器预计将于2027年上线
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