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發現「幽靈粒子」!歐洲大型強子機對撞 撞出新里程碑

新頭殼newtalk | 曾品潔 綜合報導
4752-01-26T08:38:51Z
大型強子對撞機。   圖:翻攝自歐洲核研究組織
大型強子對撞機。   圖:翻攝自歐洲核研究組織

歐洲核研究組織(CERN)在大型強子對撞機(LHC)實驗中探測到中微子,這是世界首例在對撞機上探測到中微子的研究,在粒子物理研究領域建立新的里程碑,這份研究 11 月 24 日刊登於《物理評論 D 刊》。

科學家認為中微子是目前最小的粒子,其質量只有電子的幾十萬分之一。由於中微子是電中性,質量小又輕,很少與其他粒子相互作用,所以很難被偵測到,被專家稱為「幽靈粒子」。中微子無所不在,可以輕易穿過物體,科學家也預估每秒有數萬、數億個穿過人體。

科學家透過理論得知太陽會產生中微子,為了捕捉這個粒子,學界不斷升級精密儀器,打造粒子碰撞設備。

研究小組在 2018 年進行「FASER」初步實驗,製作出被命名為「FASER」的粒子探測器,並裝在大型強子對撞機上探測中微子。科學家指出,原理就像底片攝影,探測器由鉛板和鎢板組成並以乳膠隔開,當微中子撞擊金屬中的原子核並產生其他粒子流過乳膠時,它們留下的痕跡便會像底片一樣 ,通過分析能推測粒子訊息,例如粒子的能量。

研究組在實驗當中發現「6 次候選中微子互動」,即 6 個微中子相互作用的痕跡,證明藉由儀器探測是可行的。

加州大學爾灣分校物理學教授喬納森·馮(Jonathan Feng)是研究成員之一,他針對研究結果表示:「在這個項目之前,從來沒有在粒子對撞機內發現過中微子的信號。這是一項重要的突破,有助於進一步了解這些難以捉摸的粒子,以及它們在宇宙中所扮演的角色。」。

另一位主要研究成員物理學家大衛·卡斯帕(David Casper)指出:「這個新的探測器如此敏感,我們預計它正式安裝在 LHC 上、明年開始新實驗的時候,將可以捕獲十萬個以上中微子的互動信號。」

歐洲核研究組織(CERN)在大型強子對撞機(LHC)實驗中探測到中微子,這是世界首例在對撞機上探測到中微子的研究

在粒子物理研究領域建立新的里程碑,這份研究 11 月 24 日刊登於《物理評論D刊》。

由於中微子是電中性,質量小又輕,很少與其他粒子相互作用,所以很難被偵測到,被專家稱為「幽靈粒子」。

FASER模擬圖。   圖:翻攝自維基百科
FASER模擬圖。   圖:翻攝自維基百科

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