電子為中微子實(shí)驗(yàn)奠定了基礎(chǔ)

中微子可能是最終解開(kāi)我們以物質(zhì)為主的宇宙起源之謎的關(guān)鍵，并且正在進(jìn)行兩項(xiàng)耗資數(shù)十億美元的重大實(shí)驗(yàn)，以揭示粒子的秘密?，F(xiàn)在，一組核物理學(xué)家已轉(zhuǎn)向不起眼的電子，以提供有關(guān)這些實(shí)驗(yàn)如何更好地準(zhǔn)備捕獲關(guān)鍵信息的見(jiàn)解。他們的研究在美國(guó)能源部的托馬斯杰斐遜國(guó)家加速器設(shè)施進(jìn)行，最近發(fā)表在《自然》雜志上，表明實(shí)驗(yàn)需要對(duì)中微子模型進(jìn)行重大更新，才能獲得高精度結(jié)果。

中微子無(wú)處不在，由我們宇宙中的恒星大量產(chǎn)生。盡管普遍存在，但這些害羞的粒子很少與物質(zhì)相互作用，因此很難研究它們。

“存在中微子從一種類(lèi)型轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N類(lèi)型的現(xiàn)象，這種現(xiàn)象稱(chēng)為中微子振蕩。研究這種現(xiàn)象很有趣，因?yàn)樗](méi)有得到很好的理解，”該研究的共同主要作者 Mariana Khachatryan 說(shuō)，她是Old Dominion 大學(xué)教授和著名學(xué)者 Larry Weinstein 的研究小組的研究生，當(dāng)時(shí)她為該研究做出了貢獻(xiàn)。研究。她現(xiàn)在是佛羅里達(dá)國(guó)際大學(xué)的博士后研究助理。

研究中微子振蕩的一種方法是建造巨大的超靈敏探測(cè)器來(lái)測(cè)量地下深處的中微子。探測(cè)器通常包含具有大核的致密材料，因此中微子更有可能與它們相互作用。這種相互作用觸發(fā)了探測(cè)器記錄的一系列其他粒子。物理學(xué)家可以使用這些數(shù)據(jù)來(lái)梳理有關(guān)中微子的信息。

“中微子物理學(xué)家這樣做的方法是測(cè)量中微子與原子核相互作用產(chǎn)生的所有粒子，并重建傳入的中微子能量，以了解更多關(guān)于中微子及其振蕩的信息，并非常非常精確地測(cè)量它們，”解釋說(shuō)。阿迪德系。Ashkenazi 是該研究的聯(lián)系作者，他作為麻省理工學(xué)院Or Hen 教授研究小組的研究學(xué)者參與了該項(xiàng)目。她現(xiàn)在是特拉維夫大學(xué)的高級(jí)講師。

“探測(cè)器由重原子核構(gòu)成，中微子與這些原子核的相互作用實(shí)際上是非常復(fù)雜的相互作用，”Ashkenazi 說(shuō)。“那些中微子能量重建方法仍然非常具有挑戰(zhàn)性，我們的工作是改進(jìn)我們用來(lái)描述它們的模型。”

這些方法包括使用稱(chēng)為 GENIE 的理論模擬對(duì)相互作用進(jìn)行建模，使物理學(xué)家能夠推斷傳入中微子的能量。GENIE 是許多模型的混合物，每個(gè)模型都幫助物理學(xué)家再現(xiàn)中微子和原子核之間相互作用的某些方面。由于對(duì)中微子知之甚少，因此很難直接測(cè)試 GENIE 以確保它能夠從未來(lái)中微子實(shí)驗(yàn)(例如深地下中微子實(shí)驗(yàn)(DUNE) 或超級(jí)神岡。

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