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摘要:中微子物理学家检查了冰立方天文台探测到的中微子,发现它们符合爱因斯坦的相对论。再次证明了爱因斯坦的狭义相对论是正确的——这一次,多亏了埋在南极洲深处的一个粒子探测器。研究人员怀疑这些微小的高能粒子是否会偏离狭义相对论预测的行为。中微子随处可见,但在宇宙中独自旅行,很少与其他物质相互作用。他们的研究没有发现高能中微子领域存在洛伦兹破坏的证据。
再次证明了爱因斯坦的狭义相对论是正确的——这一次,多亏了埋在南极洲深处的一个粒子探测器。
来自十亿吨冰立方中微子天文台的科学家们研究了称为中微子的亚原子粒子:难以捉摸,与电子一样小的无电荷亚原子粒子。研究人员怀疑这些微小的高能粒子是否会偏离狭义相对论预测的行为。具体来说,他们是在测试洛伦兹对称性——物理定律是相同的原理,无论你是以百万英里每小时的速度在太空中疾驰的宇航员,还是以这种速度的一小部分在地球上缓慢移动的蜗牛。【现实生活中爱因斯坦相对论的8种方式】
中微子随处可见,但在宇宙中独自旅行,很少与其他物质相互作用。当中微子在太空中飞行时,它们在三种不同的状态之间振荡,物理学家称之为味道:电子、μ子和τ。当中微子与天文台下面的冰相互作用时,它们会变成带电荷的μ子,然后被探测器识别出来。如果洛伦兹对称原理成立的话,
,给定质量的中微子应该以可预测的速率振荡,这意味着中微子在转变成μ子之前应该移动一定的距离。这个速率的任何偏差都可能是一个迹象,表明我们的宇宙并不像爱因斯坦预测的那样工作。
这意味着中微子是“观察时空效应的敏感探测器”,比如洛伦兹定律,主要作者卡洛斯·阿圭尔斯说,一位麻省理工学院的粒子物理学家,Argüelles告诉《生活科学》杂志,
“理论可能会崩溃,或者当你在新界寻找时,它们可能会产生新的影响,
”科学家已经在许多情况下寻找了洛伦兹定律的证据,从光子到引力,但总是空手而来。但是Argüelles说,有了中微子,科学家们可以“探索这个以前未被探索过的高能新机制。”
Argüelles和他的同事们回顾了冰立方天文台收集的价值两年的中微子数据。他们的研究没有发现高能中微子领域存在洛伦兹破坏的证据。”麻省理工学院的物理学家珍妮特康拉德在一份声明中说:“这结束了一本关于高能中微子在很长一段时间内发生洛伦兹破坏的可能性的书。”。[爱因斯坦问答:测试你对物理学天才的知识]
这个结果让研究人员计算出,任何与能量级大于10的中微子相互作用的东西,都会上升到负36千兆电子伏特(GeV)的平方,似乎遵守了中微子振荡的一般规则——这意味着洛伦兹对称性仍然如预期的那样工作。从这个角度来看,无限小的中微子与物质的相互作用,其能量水平约为10,上升到负5 GeV的平方,它仍然非常弱,但比这个新的极限大10亿倍。康拉德说:
“我们对中微子受洛伦兹破坏场影响的程度设定了迄今为止最严格的极限。”,但他的理论仍然预测了他们的行为,“这太神奇了,”阿圭尔斯说到目前为止,我们还没有发现爱因斯坦的时空相对论有问题的证据,”他说,
尽管如此,Argüelles和他的同事计划继续探索洛伦兹违逆的高能现象。”他说:“当你探索新的环境时,你可能会发现那些不重要的事情现在变得重要了。”
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