科学家终于在粒子对撞机中制造出了“幽灵粒子”——中微子。

这些数量众多但又难以捉摸的亚原子粒子与其他物质的相互作用非常微弱，以至于它们可以像幽灵一样穿透物质，故而被称之为“幽灵粒子”。研究人员表示，这项工作是首次直接观测到对撞机里的中微子，将有助于我们了解这些粒子是如何形成的，性质又是如何，以及它们在宇宙演化中的作用。

观测记录来自大型强子对撞机(LHC)上的FASERnu探测器，研究人员在意大利举行的第57届Rencontres de Moriond电弱相互作用和统一理论会议上公布了实验报告。

“我们发现了全新来源——粒子对撞机——的中微子，那里有两束粒子以极高的能量相互碰撞。”加州大学欧文分校(University of California Irvine)的粒子物理学家冯·乔纳森(Jonathan Feng)说。

中微子是宇宙中最丰富的亚原子粒子之一，仅次于光子。但它们没有电荷，质量几乎为零，并且与遇到的其他粒子几不发生相互作用。此时此刻，数千亿个中微子正在穿透我们的身体。

中微子在高能环境下产生，如恒星内部发生的核聚变或超新星爆炸。虽然我们在日常生活中可能不会注意到它们，但物理学家认为，它们即使很轻微也可能影响着宇宙引力(尽管已经基本排除了中微子就是暗物质的可能性)。

尽管它们与物质的相互作用极其微弱，但并非完全不存在。一次又一次，宇宙中微子与另一个粒子碰撞，会产生非常微弱的光爆发。

与其他辐射源分隔的地下探测器可以检测到这些爆发。南极洲的Icecube，日本的Super-Kamiokande和伊利诺伊州Fermilab的Miniboone就是三家中微子检测站。

然而，物理学家长期以来一直在寻求对撞机中产生的中微子，因为可以填补高能中微子研究的相对不足。

粒子物理学家杰米·博伊德(Jamie Boyd)说：“它们以我们无法了解的方式告诉我们有关深空的信息。LHC中的这些非常高能的中微子对于理解粒子天体物理学中真正令人兴奋的观测数据至关重要。”

Fasernu是一种乳液检测器，由毫米厚的钨板组成，与乳液层交替交替。选择钨是由于其高密度，这增加了中微子相互作用的可能性。 检测器由730张乳液膜组成，总钨质量约为1吨。

在LHC的粒子实验中，中微子可以与钨板中的元素核碰撞，产生在乳液层中留下轨道的颗粒，有点像电离辐射在云室中的轨迹。

在物理学家可以分析粒子轨迹之前，需要先发明出相关技术，如摄影膜。

现在，研究人员使用去年升级的LHC的第三次运行数据确认了他们的发现，其显着性水平为16个Sigma。

这意味着信号是随机误差的可能性是如此之低，以至于几乎相当于0。5 Sigma的显著性水平足以确认粒子物理学的发现。

FASER团队仍在努力分析检测器收集的数据。LHC第三期会运行到2026年。

早在2021年，UC Irvine的物理学家David Casper预计，对撞机将产生约10000个中微子的作用结果。

他说：“中微子是唯一一个已知微粒，之前始终无法通过大型强子对撞机实验观测到它们，因此Faser的成功观察意味着对撞机的全部物理潜力最终都得以利用。”

https://www.sciencealert.com/ghost-particles-scientists-finally-detect-neutrinos-in-particle-collider

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