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摘要:但一项新的研究表明,来自宇宙源的高能中微子并非完全不可阻挡。来自南极冰立方实验的研究人员本周宣布,他们已经测量了高能中微子与规则物质相互作用的速率,而不是无阻碍地通过。这幅插图展示了μ子中微子如何通过地球上不同的路径到达冰立方探测器。能量更高、方向更接近北极的中微子在穿越地球的途中更容易与物质发生相互作用。因此,探测器能够观察到有多少中微子在不同深度通过行星时被阻止。
亚原子粒子称为中微子,众所周知很难捕捉到,因为它们像幽灵一样穿过规则物质。但一项新的研究表明,来自宇宙源的高能中微子并非完全不可阻挡。
来自南极冰立方实验的研究人员本周宣布,他们已经测量了高能中微子与规则物质相互作用的速率,而不是无阻碍地通过。
威斯康星大学麦迪逊分校物理学教授、冰立方首席研究员弗朗西斯·哈尔岑在一份声明中说:“理解中微子如何相互作用是冰立方运行的关键。”。[冰立方照片:埋在南极冰层下的物理实验室]
冰立方实验的设计初衷是研究粒子物理的各个方面,但中微子也可以揭示有关高能宇宙事件的新信息,如恒星爆炸或黑洞碰撞。它们甚至可以为科学家们提供关于暗物质奥秘的新线索。
这幅插图展示了μ子中微子如何通过地球上不同的路径到达冰立方探测器。能量更高、方向更接近北极的中微子在穿越地球的途中更容易与物质发生相互作用。(冰立方合作)通过地球的中微子并不真正影响大多数人类的日常生活:它们不构成原子(如电子、质子和中子),也不在物体质量(如希格斯玻色子)中起关键作用。然而,根据冰立方合作组织的一份声明,每秒约有100万亿中微子通过你的身体。这些中微子大多来自太阳,太阳向太空释放出源源不断的低能中微子。
冰立方正在寻找的中微子——那些来自宇宙的中微子——比太阳中微子的能量高出近百万倍。这些高能中微子可能是由超新星(爆炸恒星)、黑洞碰撞和伽马射线暴(可能有多种原因,包括碰撞中子星)等各种宇宙事件释放出来的,“哈尔岑在威斯康星大学的声明中说。”然而,中微子确实有很小的相互作用的可能性,而且这种可能性随着能量的增加而增加。
冰立方探测器埋在大约1英里(1.6公里)的冰下,收集从各个方向穿过地球的中微子。因此,探测器能够观察到有多少中微子在不同深度通过行星时被阻止。
以南极站为背景的冰立方实验室。摄于2017年3月。(Martin Wolf/IceCube/NSF)冰立方科学家“发现,通过地球一直到达冰立方探测器的高能中微子比从较不受阻碍的路径(如以接近水平的轨迹进入的路径)的能量中微子要少,官员们在合作声明中说,
中微子与规则物质相互作用的速率,基于中微子的能量,称为中微子横截面。这些数值是由标准物理模型预测的,这是科学家们对物理世界应该如何运行的最精确的模型。一个似乎与标准模型相矛盾的结果可能表明科学家们偶然进入了“新物理学”,或者宇宙的一个尚未被预测的方面。
“我们当然希望出现一些新的物理学,但不幸的是,我们发现标准模型和往常一样,经得起考验,哈尔岑在声明中说,
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