新科學(xué)成果證實(shí)了在以前的實(shí)驗(yàn)中看到的異常現(xiàn)象，這可能指向一個(gè)尚未證實(shí)的新基本粒子–無(wú)菌中微子，或表明需要對(duì)標(biāo)準(zhǔn)模型物理學(xué)的一個(gè)方面進(jìn)行新的解釋如60年前首次測(cè)量的中微子截面。

洛斯阿拉莫斯國(guó)家實(shí)驗(yàn)室是合作進(jìn)行巴克桑無(wú)菌過(guò)渡實(shí)驗(yàn)(BEST)的美國(guó)牽頭機(jī)構(gòu)，其結(jié)果最近發(fā)表在《Physical Review Letters》和《Physical Review C》上。

評(píng)估數(shù)據(jù)的團(tuán)隊(duì)之一的首席分析師、洛斯阿拉莫斯物理部門(mén)的成員Steve Elliott表示：“這些結(jié)果非常令人興奮。這無(wú)疑再次證實(shí)了我們?cè)谝郧暗膶?shí)驗(yàn)中看到的異常情況。但這意味著什么并不明顯。現(xiàn)在關(guān)于無(wú)菌中微子的結(jié)果是相互矛盾的。如果結(jié)果表明基本的核物理或原子物理學(xué)被誤解了，那也將是非常有趣的?！甭逅拱⒗箞F(tuán)隊(duì)的其他成員包括Ralph Massarczyk和Inwook Kim。

在俄羅斯高加索山脈的巴克山中微子觀測(cè)站地下一英里多的地方，BEST利用26個(gè)經(jīng)過(guò)輻照的鉻51盤(pán)–一種鉻的合成放射性同位素和340萬(wàn)庫(kù)里的電子中微子源，以輻照鎵的內(nèi)部和外部槽。鉻51是一種柔軟的銀色金屬，也用于以前的實(shí)驗(yàn)，它的電子中微子跟鎵的反應(yīng)產(chǎn)生了同位素鍺71。

測(cè)量到的鍺71的產(chǎn)生率比基于理論建模的預(yù)期低20-24%。這一差異跟以前的實(shí)驗(yàn)中看到的異常情況是一致的。

BEST建立在一個(gè)太陽(yáng)中微子實(shí)驗(yàn)–蘇美鎵實(shí)驗(yàn)(SAGE)的基礎(chǔ)上，從20世紀(jì)80年代末開(kāi)始，洛斯阿拉莫斯國(guó)家實(shí)驗(yàn)室是該實(shí)驗(yàn)的主要貢獻(xiàn)者。該實(shí)驗(yàn)還使用了鎵和高強(qiáng)度的中微子源。該實(shí)驗(yàn)和其他實(shí)驗(yàn)的結(jié)果表明電子中微子的不足–預(yù)測(cè)和實(shí)際結(jié)果之間的差異，被稱為“鎵異?！?。對(duì)這種不足的解釋可能是電子中微子和無(wú)菌中微子狀態(tài)之間振蕩的證據(jù)。

同樣的反常現(xiàn)象在BEST實(shí)驗(yàn)中再次出現(xiàn)?？赡艿慕忉屧俅伟ㄕ鹗幊蔁o(wú)菌中微子。這種假設(shè)的粒子可能構(gòu)成暗物質(zhì)的一個(gè)重要部分，這是一種被認(rèn)為構(gòu)成物理宇宙絕大部分的前瞻性物質(zhì)形式。不過(guò)這種解釋可能需要進(jìn)一步測(cè)試，因?yàn)槊總€(gè)罐子的測(cè)量結(jié)果大致相同，盡管比預(yù)期的要低。

對(duì)這一反?，F(xiàn)象的其他解釋包括在實(shí)驗(yàn)的理論輸入中可能存在誤解–物理學(xué)本身需要重新修訂。Elliott指出，電子中微子的截面從來(lái)沒(méi)有在這些能量下被測(cè)量過(guò)。如測(cè)量截面的一個(gè)理論輸入是原子核處的電子密度，這很難確認(rèn)。

實(shí)驗(yàn)的方法被徹底審查從而確保在研究的各個(gè)方面沒(méi)有錯(cuò)誤，如輻射源的放置或計(jì)數(shù)系統(tǒng)的操作。未來(lái)如果進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的迭代–可能包括一個(gè)不同的輻射源，其能量更高、半衰期更長(zhǎng)且對(duì)更短的振蕩波長(zhǎng)敏感。