大型强子对撞机首次探测到幽灵粒子

物理学家首次在大型强子对撞机中探测到“幽灵粒子” 。一项名为 FASER 的实验收集了粒子碰撞中产生的中微子的信号，这可以帮助科学家更好地理解关键物理学。

中微子是电中性、极轻且很少与物质粒子相互作用的基本粒子。这使得它们很难被检测到，即使它们很常见——事实上，现在有数十亿个中微子流过你的身体。因此，它们通常被描述为幽灵粒子。

中微子在恒星、超新星、类星体中产生。放射性衰变和宇宙射线与地球大气中的原子相互作用。长期以来，人们一直认为像 LHC 这样的粒子加速器也应该制造它们，但如果没有合适的仪器，它们就会悄悄溜走而未被发现。

现在已经安装并测试了“正确的仪器”。在 2018 年安装的名为 FASER 的实验的试运行期间，科学家们发现了六个中微子相互作用。

“在这个项目之前，从未在粒子对撞机上看到过中微子的迹象，”描述结果的一项研究的合著者乔纳森·冯说。“这一重大突破是朝着更深入了解这些难以捉摸的粒子及其在宇宙中所扮演的角色迈出的一步。”

该团队表示，FASER 仪器位于粒子碰撞发生地 480 米(1,575 英尺)处，其工作方式有点像胶片摄影。探测器由铅板和钨板组成，由一层乳剂隔开。一些中微子会撞击致密金属中的原子核，从而产生其他粒子流过乳液。当乳剂层像胶片一样“显影”时，它们留下的痕迹就可以被看到。果然，在数据中发现了六个这样的标记。

“在验证了乳液探测器方法在观察粒子对撞机产生的中微子相互作用方面的有效性后，FASER 团队现在正在准备一系列新的实验，使用一个更大、更灵敏的完整仪器，”冯说。

这个名为 FASERnu 的完整版本的重量将超过 1,090 公斤(2,400 磅)，而飞行员的体重为 29 公斤(64 磅)。其增加的灵敏度将使其不仅可以更频繁地检测中微子，而且可以区分它们进入的三种不同“味道”以及反中微子。

该研究的合著者大卫·卡斯珀说：“鉴于我们新探测器的强大功能及其在欧洲核子研究中心的黄金位置，我们希望能够在 LHC 的下一次运行中记录超过 10,000 次中微子相互作用，从 2022 年开始. “我们将探测到由人造来源产生的能量最高的中微子。”

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