【搜狐科学消息】据国外媒体报道，大亚湾中微子实验的新发现提供了理解不同类型中微子之间如何转变的关键性线索以及有助于阐明为什么宇宙中存在物质。
在3月8日的时候，国际大亚湾合作组的成员公布了中微子混合角（θ13）测量的新结果（描绘了不同类型中微子之间如何相互转变），为中微子幽灵般的多变提供了一种解释（中微子能从一种类型转变为另一种类型，这种现象称为“中微子振荡”）。
大亚湾的结果使得进一步设计针对物质和反物质不对称性的测量实验成为可能。新的实验将有助于解释为什么当今的宇宙中充满的是物质，而不是等量的物质和反物质。如果在宇宙中存在着等量的物质和反物质，那么它们之间就会发生相互湮灭转变为纯能量，不留下任何物质。
有一种理论认为，物质和反物质的不对称性是在宇宙诞生之后瞬间的某个过程中产生的，产生这种不对称性的必要条件是电荷-宇称（CP）发生对称破缺。如果发现中微子和反中微子有着不同的振荡模式，那么将给予这种理论以支持。
加州大学伯克利分校的物理学家陆锦标（Kam-Biu Luk）说：“该结果非常令人兴奋，因为这在本质上允许我们在未来设计新的实验来进行比较中微子和反中微子振荡是如何不同的。这将有希望回答‘我们为什么能够存在？’这个问题。”如果观测到的第三种类型的振荡是零或者接近零，那么这将为进一步研究物质和反物质的不对称性带来困难。
中国高能物理所的王贻芳研究员（大亚湾实验的中国项目主管和发言人）说：“这是一种新的中微子振荡模式，而且出乎意料的显著。我们的精细测量将对中微子振荡有一个全面的了解以及为未来理解宇宙中物质-反物质的不对称性铺平了道路。”
利用中国核反应堆产生反中微子
中微子振荡测量的新结果产生于中国广东省大亚湾核电站的反中微子实验中。该实验是由来自美国、中国、捷克、俄罗斯以及台湾地区的科学家进行合作完成的。
大亚湾的核反应堆只产生一种反中微子（电子型反中微子），并通过位于地下的6个探测器进行识别。这些探测器装满了含有钆元素的闪烁液，当电子型反中微子和该液体相互作用时，就会产生蓝色的辉光。因为由核反应堆产生的一些反中微子在传播的过程中会发生其它类型的转变，所以位于1.1英里（1.7公里）远探测到的电子型反中微子的通量就比位于核反应堆只有1640英尺（500米）处的通量要小。亏损的中微子通量就能使科学家确定混合角（θ13）的具体值。
物理学家陆锦标说：“虽然我们仍旧有两个探测器还未能完成实验设计，但是我们在探测电子型反中微子从反应堆产生到位于大约2千米之外的探测器这段行程中消失的数量方面极其成功。”
中微子和通常的物质相互作用非常微弱，因此它可以轻易贯穿地球，对于中微子来说地球像是不存在一样。以往人们以为中微子的质量为零并且以光速运动，中微子被证明是粒子物理标准模型的一个重大挑战。过去20年的实验表明：中微子的确拥有质量并且能够在三种类型（电子型、μ子型和τ子型）之间振荡转换。
中微子之间能相互转换，这就要求它们至少要有一定的质量（或许比电子质量的百万分之一还要小），这就导致了中微子奇特的身份难题。每一种类型的中微子是三种不同质量随时间涨落的混合体。正如由红、绿和蓝三种色彩组成的白光，当色光的组成比例发生变化时，白光就会发生色调的漂移一样，中微子的类型也在随着质量组成比的振荡而变化。
物理学家陆锦标说：“一旦中微子开始在空间中传播，就很难说清楚它是哪一种类型，直到我们去测量它为止。” 被称为混合角的三个物理量是描述中微子振荡方程组的组成部分。其中较大的两个量在之前类似的实验中已经被测量，但是之前的探测器离中微子源有数百千米远。与第三个混合角相联系的振荡周期是如此之小，以至于必须用更短基线的实验才能探测到，这就是大亚湾中微子实验。大亚湾和岭澳核电站的6个动力核反应堆每秒钟产生千万亿个电子型反中微子，其中6个探测器在2011年12月24日到2012年2月17日期间记录到了数以万计的中微子事件。
到今年夏天，大亚湾将完成剩余两台探测器的安装工作，到时将获得更多关于中微子振荡的数据。因此，大亚湾仍将领先于位于法国、韩国和日本的三个竞争性实验。加州大学伯克利分校物理系的物理学家威廉•爱德华滋（William Edwards）说：“大亚湾在测量混合角θ13方面处于世界的领先水平。”（双螺旋/编译）
（原文链接：http://it.sohu.com/20120314/n337679181.shtml） |
