中微子|寻找第四种中微子_科学|基本粒子|科普|科技|电子

中微子是一种很轻的、难以捉摸的亚原子粒子。 1930年，沃尔夫冈·泡利提出存在中微子的假设，以此来解释某些放射性原子在衰变过程中的能量消失。这是一类几乎不与普通物质相互作用的基本粒子，因此探测难度极大。直到1956年，物理学家才通过实验证实了中微子的存在。

标准模型描述基本粒子和它们之间的相互作用。 | 图片来源：原原
现在，中微子是粒子物理学标准模型不可或缺的一部分，它们无处不在，同时又神秘无比。中微子有三种类型，或者三种“味” ，即电子中微子、μ子中微子和τ子中微子，它们会通过四种基本力中的弱力和引力与物质相互作用。
当中微子在空间中传播时，会发生相当有趣的事情，它们会从从一种味转化成另一种味，这种过程被称为“中微子振荡” 。

1993年，洛斯阿拉莫斯国家实验室的液体闪烁中微子探测器实验发现了令人困惑的中微子探测结果。 | 图片来源：Los Alamos National Laboratory
测量中微子振荡的实验通常着眼于查看在特定情况下，某种特定类型的中微子会出现多少，或消失多少。上世纪90年代初，在美国洛斯阿拉莫斯国家实验室（LANL）的地下深处运行的液体闪烁中微子探测器（LSND）实验中，科学家看到了比预期更多的电子中微子。
对于这种异常现象，大多数解释都提出可能存在第四种类型的中微子，即所谓的“惰性中微子” 。物理学家认为，这种假想的中微子会根据新的规则，混合所有的中微子类型。自那之后，世界各地的许多实验都试图寻找惰性中微子的踪迹。物理学家相信，这种假想粒子能够为解开许多重大的宇宙之谜提供线索。

MiniBooNE实验的结果暗示了可能存在一种轻惰性中微子。 | 图片来源：Fred Ullrich / Fermilab
2018年，美国费米国家实验室（Fermilab）的MiniBooNE实验终于探测到了与LSND实验大体上相一致的结果。在LSND和MiniBooNE实验中，研究人员在相对较短的距离（30米到500米之间）发射一束μ子中微子，然后测量在另一端探测到的电子中微子的数量。
物理学家知道，在这样的距离内， μ子中微子不能直接振荡成电子中微子。但如果一些μ子中微子变成非常轻的惰性中微子，再变成电子中微子，就能够解释实验中观测到的这些额外的电子中微子了。这就是惰性中微子假说。

中微子|寻找第四种中微子

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