中微子是研究原子核內部情況的極好工具,但中微子很難產生和探測,且很難確定中微子撞擊原子時的能量。現在,美國費米實驗室MiniBooNE研究團隊報告稱,他們日前首次識別出能量爲2.36億電子伏特的繆子中微子,有助進一步促進中微子振盪和相互作用的相關研究。

中國科學院高能所研究員曹俊對科技日報記者解釋,爲揭示原子核的“真面目”,物理學家會朝原子發射粒子並測量它們如何碰撞以及散射。如果粒子的能量足夠大,其可將原子核擊碎並揭示將原子核“綁”在一起的亞原子力的信息。但爲了獲得最精確的測量結果,科學家需要知道粒子的確切能量。由於中微子不帶電荷,因此,在用中微子進行上述實驗時,很難確定中微子的確切能量。

最新實驗中的中微子源於距離MiniBooNE探測器約86米的靜止K介子(產生於NuMI束線粒子吸收器中的鋁材料)的衰變。高能K介子會衰變成具有一定能量範圍的繆子中微子,但靜止的K介子衰變會釋放單一能量的中微子。他們設法識別出源於靜止K介子衰變的繆子中微子,然後藉助能量和動量守恆定理,推斷出這些繆子中微子的能量。

MiniBooNE聯合發言人、洛斯阿拉莫斯國家實驗室的理查德·範德沃特說:“此次實驗對未來短和長基線中微子振盪研究來說非常重要。”

曹俊表示:“未來有可能採用這種中微子源研究中微子振盪,或者研究原子核結構,比如說奇異夸克對核子自旋的貢獻等。”

此外,位於MiniBooNE附近的MicroBooNE探測器也接收到了來自102米外的NuMI吸收器的單能繆子中微子,研究人員正在對此進行研究。由於MicroBooNE使用液氬技術記錄中微子的相互作用,因此有望提供更多信息。

(原標題:費米實驗室精確測量出特定能量中微子)
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