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电子为中微子实验奠定了基础

导读中微子可能是最终解开我们以物质为主的宇宙起源之谜的关键,并且正在进行两项耗资数十亿美元的重大实验,以揭示粒子的秘密。现在,一组核物...

中微子可能是最终解开我们以物质为主的宇宙起源之谜的关键,并且正在进行两项耗资数十亿美元的重大实验,以揭示粒子的秘密。现在,一组核物理学家已转向不起眼的电子,以提供有关这些实验如何更好地准备捕获关键信息的见解。他们的研究在美国能源部的托马斯杰斐逊国家加速器设施进行,最近发表在《自然》杂志上,表明实验需要对中微子模型进行重大更新,才能获得高精度结果。

中微子无处不在,由我们宇宙中的恒星大量产生。尽管普遍存在,但这些害羞的粒子很少与物质相互作用,因此很难研究它们。

“存在中微子从一种类型转变为另一种类型的现象,这种现象称为中微子振荡。研究这种现象很有趣,因为它并没有得到很好的理解,”该研究的共同主要作者 Mariana Khachatryan 说,她是Old Dominion 大学教授和著名学者 Larry Weinstein 的研究小组的研究生,当时她为该研究做出了贡献。研究。她现在是佛罗里达国际大学的博士后研究助理。

研究中微子振荡的一种方法是建造巨大的超灵敏探测器来测量地下深处的中微子。探测器通常包含具有大核的致密材料,因此中微子更有可能与它们相互作用。这种相互作用触发了探测器记录的一系列其他粒子。物理学家可以使用这些数据来梳理有关中微子的信息。

“中微子物理学家这样做的方法是测量中微子与原子核相互作用产生的所有粒子,并重建传入的中微子能量,以了解更多关于中微子及其振荡的信息,并非常非常精确地测量它们,”解释说。阿迪德系。Ashkenazi 是该研究的联系作者,他作为麻省理工学院Or Hen 教授研究小组的研究学者参与了该项目。她现在是特拉维夫大学的高级讲师。

“探测器由重原子核构成,中微子与这些原子核的相互作用实际上是非常复杂的相互作用,”Ashkenazi 说。“那些中微子能量重建方法仍然非常具有挑战性,我们的工作是改进我们用来描述它们的模型。”

这些方法包括使用称为 GENIE 的理论模拟对相互作用进行建模,使物理学家能够推断传入中微子的能量。GENIE 是许多模型的混合物,每个模型都帮助物理学家再现中微子和原子核之间相互作用的某些方面。由于对中微子知之甚少,因此很难直接测试 GENIE 以确保它能够从未来中微子实验(例如深地下中微子实验(DUNE) 或超级神冈。

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