【儀商訊】現(xiàn)有中微子探測器都是埋在地下的數(shù)千噸龐然大物,它們才能隔絕宇宙射線等背景干擾,觀測到足夠數(shù)量的中微子。
日前出版的《科學(xué)》雜志刊登論文稱,美國科學(xué)家利用只有奶壺大小的探測器,首次捕捉到中微子與原子核間相干性散射,完成了那些巨型探測裝置多年來苦苦追尋未果的重要目標,從實驗上驗證了40多年前提出的一項物理學(xué)理論。
1974年,麻省理工學(xué)院理論物理學(xué)家丹尼爾·弗雷德曼提出了中微子—原子核相干性彈性散射理論,認為中微子和其他量子粒子一樣具有波粒二象性。也就是說,中微子波長會隨著粒子能量而變化,當(dāng)其處于高能狀態(tài)時,只與某個質(zhì)子或中子發(fā)生相互作用;而當(dāng)其處于低能狀態(tài)時,就會與包含所有質(zhì)子和中子在內(nèi)的整個原子核發(fā)生相干性作用,中微子從原子核彈回,從而發(fā)出可以檢測到的信號。
幾十年來,物理學(xué)家們一直在試圖利用核反應(yīng)堆找到這種彈性散射效應(yīng),但一無所獲。杜克大學(xué)物理學(xué)家凱特·斯格爾伯格解釋說,從質(zhì)量大小來說,中微子好比乒乓球,原子核好比保齡球,用中微子彈射原子核,就如同用乒乓球撞擊保齡球,你能看到保齡球滾動嗎?而要驗證弗雷德曼的理論,需要檢測到原子核被中微子反彈。
此次,斯格爾伯格和另外80位科學(xué)家共同組建的實驗組,終于首次探測到中微子—原子核相干性散射。
他們利用摻雜鈉的碘化銫晶體制成奶壺大的高靈敏探測器,對橡樹嶺國家實驗室散裂中子源(SNA)裝置產(chǎn)生的中微子進行了檢測。
當(dāng)中微子通過時,碘化銫晶體內(nèi)的原子核會發(fā)生反彈,哪怕信號只有一點點,碘化銫晶體也能產(chǎn)生可以檢測到的閃光。在461天的實驗數(shù)據(jù)中,他們總共觀測到了134次中微子散射事件。
費雷德曼接受媒體采訪時表示:“真的太激動了。43年了,我的理論終于得到了實驗驗證?!?/span>