對撞機會產(chǎn)生大量中微子，但這些中微子從未被探測到，現(xiàn)在這一局面將發(fā)生改變。據(jù)歐洲核子研究中心(CERN)官網(wǎng)17日報道，CERN“向前搜索實驗”(FASER)的新探測器FASERν最近獲批，它將安裝在該實驗主探測器前端，有望探測到對撞產(chǎn)生的中微子，開啟中微子物理學新紀元。
自1956年在核反應堆內(nèi)首次觀測到中微子以來，科學家已從太陽、大氣及地球等諸多來源探測到中微子，但遺憾的是從未在粒子對撞機內(nèi)檢測到。大多數(shù)對撞機內(nèi)的中微子能量極高，而我們對高能中微子的相互作用所知甚少，因此，在對撞機內(nèi)產(chǎn)生的中微子或能為中微子研究帶來新啟示。
FASER于今年初獲批，旨在搜索光和弱相互作用粒子(如暗光子等)。FASER將位于大型強子對撞機(LHC)內(nèi)超環(huán)面儀器實驗(ATLAS)下游約480米處，這是探測中微子的理想位置，但該實驗主檢測器無法探測中微子。
FASER實驗共同發(fā)言人杰米·博伊德解釋說：“由于中微子與物質的相互作用非常微弱，因此，我們需要一個包含大量物質的標靶才能成功探測到它們。FASER主探測器沒有這樣的標靶，無法探測到中微子。FASERν恰好可以‘大顯身手’。它由乳膠薄膜和鎢板組成，可充當標靶和檢測器，觀察中微子的相互作用。”
FASERν長1.35米、寬25厘米、高25厘米，重1.2噸，遠小于目前主要的中微子探測器——日本“超級神岡”探測器重5萬噸;南極“冰立方”探測器的體積達到1立方千米。
FASER合作組估計，F(xiàn)ASERν在運行期間可探測到2萬多個中微子。這些中微子的平均能量介于600吉電子伏特(GeV)到1太電子伏特(TeV)之間。中微子共有3種類型：電子中微子、μ子中微子和τ子中微子。合作組預計可探測到這3種中微子的數(shù)量分別為1300個、2萬個和20個。
博伊德說：“這些將是能量最高的人造中微子，在LHC內(nèi)探測到并研究它們是粒子物理學的一個里程碑，使研究人員能在中微子物理學領域進行互補測量。FASERν還將為未來的對撞機中微子計劃鋪平道路，這些計劃得到的結果將為建造更大中微子探測器提供參考。”
據(jù)悉，LHC計劃于2021年5月重啟，F(xiàn)ASERν探測器將于此次重啟前安裝，并在LHC本次運行期間收集數(shù)據(jù)。(記者劉霞)
關鍵詞： 中微子
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