石溪大学 箭头表示与数据最兼容的值
灰色区域在99处不受欢迎
7%置信水平
将近一半的可能值被排除在外
信用:T2K合作 T2K合作组织发表了新的结果，显示了对中微子振荡中物质和反物质对称性破缺的参数的最强约束
利用μ子中微子束和μ子反中微子束，T2K研究了这些粒子和反粒子如何分别转变成电子中微子和电子反中微子
控制中微子振荡中物质/反物质对称性破缺的参数，称为δcp相位，取值范围为-180到180
T2K第一次不喜欢99的几乎一半的可能值
7% (3σ)的置信水平，并开始揭示中微子的一个基本性质，这个性质至今尚未被测量
这是了解中微子和反中微子行为是否不同的重要一步
这些结果，利用2018年收集的数据，已经发表在4月16日的多学科科学杂志《自然》上
对于大多数现象，物理定律提供了物质和反物质行为的对称描述
然而，这种对称性并不普遍适用
物质和反物质不对称的效应在观测宇宙时最为明显，宇宙是由物质和很少的反物质组成的
人们认为，在宇宙开始时，创造了等量的物质和反物质
然后，宇宙要进化到物质支配反物质的状态，一个必要条件是违反所谓的电荷宇称对称性
直到现在，CP对称性破缺只在被称为夸克的亚原子粒子的物理学中被观察到，但是CP对称性破缺的大小不足以解释宇宙中物质对反物质的优势
T2K现在正在寻找中微子振荡中CP对称性破坏的一个新来源，这将表现为测量到的中微子和反中微子振荡概率的差异
T2K实验使用了一束主要由μ子中微子或μ子反中微子组成的光束，该光束是由日本东海岸东海村的日本质子加速器研究中心(J-PARC)的质子束产生的
一小部分中微子(或反中微子)在295公里外的超级神冈探测器上被探测到，该探测器位于日本西海岸附近的神冈山下
当μ子中微子和μ子反中微子穿越从东海到神冈(因此得名T2K)的距离时，一部分会振荡或改变味道，分别变成电子中微子或电子反中微子
电子中微子和电子反中微子在超级神冈探测器中由它们产生的切伦科夫光环来识别(如下图所示)
虽然超级神龙号不能确定每个事件是中微子还是反中微子相互作用，但T2K可以通过在中微子模式或反中微子模式下操作光束来分别研究中微子振荡和反中微子振荡
从T2K中微子束观察到的候选电子中微子(左)和电子反中微子(右)事件显示
信用:T2K合作 T2K发布了一个分析数据的结果
49x1021和1
来自加速器的64x1021质子分别用于中微子束模式和反中微子束模式
如果参数δcp等于0或180，中微子和反中微子在振荡期间将以同样的方式改变它们的类型(从μ子到电子)
δcp参数的值可能会增强中微子或反中微子的振荡，从而破坏cp对称性
然而，在T2K实验中，对中微子的观察已经得到了加强，因为探测器和束线组件是由物质而不是反物质组成的
为了从已知的束线和相互作用效应中分离出δcp的影响，T2K分析包括基于距离目标280米的磁化近探测器(ND280)的数据的校正
T2K观察到90个电子中微子候选者和15个电子反中微子候选者
T2K预计观察到82个电子中微子事件，而最大中微子增强为17个电子反中微子事件(δcp =-90 ),观察到56个电子中微子事件，而最大中微子增强为22个电子反中微子事件(δcp=+90)
作为重构中微子能量函数的观测事件数如下所示
T2K数据与接近δcp=-90的值最相容，该值显著提高了T2K实验中中微子的振荡概率
利用这些数据，T2K评估了参数δcp的置信区间
3σ (99
7%)置信水平是2到165
这一结果代表了迄今为止对δcp的最强约束
0和180的值在95%的置信水平下不受欢迎，这是T2K在2017年的前一次发布的情况，表明中微子振荡可能违反了CP对称性
观察到的电子中微子(左)和电子反中微子(右)候选事件，以及对最大中微子增强(红色，长划线)和最大反中微子增强(蓝色，短划线)的预测
信用:T2K合作 东京大学ICRR神冈天文台(宇宙射线研究所)
学分:东京大学ICRR神冈天文台(宇宙射线研究所) 候选电子中微子的事件显示
信用:T2K 虽然这一结果显示了T2K对提高中微子速度的强烈偏好，但目前尚不清楚是否违反了CP对称性
为了进一步提高对潜在的CP对称性破坏效应的实验灵敏度，T2K合作公司将升级近探测器套件，以减少系统不确定性并积累更多数据，J-PARC公司将通过升级加速器和束线来增加束流强度
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