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欧洲核子研究中心发射中微子束

欧洲核子研究中心已经启动了一个新的中微子束,目标是穿过地球到达距离罗马约730公里的INFN[2]格兰萨索实验室。这是全球努力了解这一最难以捉摸的粒子并解开宇宙起源和进化之谜的最新成果。欧洲杯猜球平台今天在格兰萨索实验室举行的仪式标志着该项目的开始,意大利大学和研究部长法比奥·穆西和CERN总干事罗伯特·艾马尔出席了仪式。

艾玛博士说:“欧洲核子研究中心的中微子物理学传统可以追溯到20世纪60年代初。这个新项目建立在这一传统的基础上,并将在我们对这些难以捉摸的粒子的理解中开启一个新的、令人兴奋的阶段。”欧洲杯猜球平台

在格兰萨索实验室建造的用于研究中微子相互作用的CNG束和实验装置是一个项目的一部分,该项目旨在揭示这些粒子振荡的神秘现象。欧洲杯猜球平台

中微子是在恒星内部的核反应中不断产生的,它们是宇宙中仅次于光子的最丰富的粒子。欧洲杯猜球平台它们的流量不断地穿过我们的星球:每秒有600亿个中微子穿过指尖大小的空间。它们与其他粒子的相互作用非常弱,以至于它们可以穿过任何形式的物质而不留下欧洲杯猜球平台任何痕迹。中微子的这种特性使其难以捉摸,因此研究它们的实验设计需要很高的灵敏度。中微子可分为三类:电子、介子和tau。通过宇宙中微子和人造中微子获得的实验证据表明,它们可以从一种类型振荡到另一种类型。这个重要的现象意味着每一种类型的中微子都有质量,而这三种类型的质量是不同的。

INFN主席Roberto Petronzio解释说:“这些粒子质量的存欧洲杯猜球平台在为现代物理学中一些最重要的问题提供了线索。”“例如,中微子质量的存在可以帮助解释所谓的物质和反物质之间的不对称,也就是说,尽管它们的基本相互作用几乎完全相似,但物质在宇宙中普遍存在。”

由于振荡现象,一束最初是均匀的中微子,在一段时间后被检测到,它将包含另一种类型的中微子。格兰萨索实验室(Gran Sasso Laboratories)利用欧洲核子研究中心(CERN)的中微子束进行的实验,将特别能够证明介子中微子转变为tau中微子的现象,这是一种迄今为止从未观测到的现象。欧洲核子研究中心只会产生μ子中微子,但2.5毫秒后,当光束以近乎光速的速度覆盖了约730公里后到达格兰萨索时,研究人员预计将探测到非常少量的tau中微子。根据一些理论计算,在到达格兰萨索的数十亿μ子中微子中,只有大约15个中微子会被识别出来。

在欧洲核子研究所,中微子是由加速质子束与目标碰撞产生的。当质子击中目标时,产生了称为π介子和介子的粒子。它们迅速衰变,产生中微子。与带电粒子不同,中微子对物理学家通常用来改变粒子束轨迹的电磁场不敏感。中微子可以通过物质而不与之相互作用;它们保持着与生俱来的欧洲杯猜球平台相同的运动方向。因此,一旦它们产生,它们就会保持一条穿过地壳的直线。因此,至关重要的是,从一开始,光束就准确地指向格兰萨索的实验室。

在格兰萨索,两个实验将等待来自欧洲核子研究中心的中微子:歌剧和伊卡洛斯,后者仍在建设中。Opera是一个巨大的探测器,重达1800吨,由摄影底片和铅层组成。中微子振荡产生的少量中微子,与铅层相互作用,将产生寿命极短的带电粒子(称为轻子),其衰变产物将在感光乳剂中留下痕迹。欧洲杯猜球平台这些轨迹的重建将使实验人员能够识别tau轻子,从而检测光束中tau中微子的存在。伊卡洛斯探测器将使用一个装有600吨液体氩的探测器。中微子和氩原子相互作用的产物将被一系列精密的传感器记录到液体中。这些实验位于格兰萨索实验室,它们被1440米高的岩石庇护着,这是一个非常强大的屏障,可以阻挡初级宇宙辐射在大气中产生的宇宙射线。宇宙射线产生带电粒子风暴,不断地撞击我们的星球。欧洲杯猜球平台如果没有岩石的保护,来自宇宙射线的噪音就会淹没探测器中极微弱的中微子相互作用的信号。

中微子实验是欧洲核子研究委员会7月14日在里斯本批准的粒子物理战略的一个组成部分。欧洲有必要制定核和粒子物理的共同战略,因为近期该领域的研究规模很大。因此,欧洲核子研究中心、研究中心和国家实验室之间的协调比以往任何时候都更加必要。欧洲核子研究中心和格兰萨索实验室之间的联合实验代表了里斯本批准的新方向的理想开端。

CNGS项目补充了美国和日本的类似项目,这两个项目都是寻找从初始束中消失的特定类型的中微子。在美国,一束光束从芝加哥附近的费米实验室发送到明尼苏达州的一个深地下矿井。“我代表费米实验室热烈祝贺欧洲核子研究中心(CERN)对Gran Sasso中微子束的伟大成就,”费米实验室主任Piermaria Oddone说,“在所有已知粒子中,中微子是最神秘的。”欧洲杯猜球平台在未来的几年里,格兰萨索和世界各地的中微子实验将发现中微子的迷人秘密,以及它们如何塑造我们生活的宇宙。”

在日本,从1999年到2004年,K2K项目从KEK实验室向遥远的神冈矿发送了一束中微子。“中微子现在正成为基础物理学的核心问题之一,”KEK的总干事、KamLAND的前发言人Atsuto Suzuki说。KamLAND是另一种中微子探测器,发现在地球中心产生的中微子。“在这个领域有许多令人兴奋的挑战。中微子物理学发展最重要的里程碑之一,就是通过实验验证了从μ -中微子到tau-中微子的振荡是在大气中微子观测中发现的。我很高兴欧洲核子研究中心和格兰萨索实验将很快回答这个重要的问题。”

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