加州大学欧文分校领导的团队率先检测到粒子对撞机产生的中微子

由加州大学欧文分校的物理学家领导的一个团队在科学上首次探测到了由粒子对撞机产生的中微子。这一发现有望加深科学家对亚原子粒子的理解，亚原子粒子于 1956 年首次被发现，在恒星燃烧的过程中发挥着关键作用。

这项工作还可以揭示远距离传播并与地球碰撞的宇宙中微子，从而为宇宙遥远的部分提供一个窗口。

这是前向搜索实验或 FASER 的最新结果，FASER 是一种粒子探测器，由国际物理学家小组设计和制造，安装在位于瑞士日内瓦的欧洲核子研究委员会 CERN 。在那里，FASER 检测 CERN 的大型强子对撞机产生的粒子。

“我们从一个全新的来源——粒子对撞机——中发现了中微子——在那里你有两束粒子以极高的能量碰撞在一起，”发起该项目的加州大学欧文分校粒子物理学家和 FASER 合作联合发言人Jonathan Feng说，其中涉及 UCI 和 21 个合作机构的 80 多名研究人员。

CERN 的粒子物理学家 Brian Petersen 周日在意大利举行的第 57 届 Rencontres de Moriond Electrowweak Interactions and Unified Theories 会议上代表 FASER 宣布了这一结果。

中微子是近 70 年前由已故 UCI 物理学家和诺贝尔奖获得者 Frederick Reines 共同发现的，是宇宙中最丰富的粒子，“对于建立粒子物理学的标准模型非常重要，”Jamie Boyd 说， CERN 的粒子物理学家和 FASER 的联合发言人。“但实验从未检测到对撞机产生的中微子。”

自 Reines 和 UCI 物理学与天文学教授 Hank Sobel 等人的开创性工作以来，物理学家研究的大多数中微子都是低能中微子。但 FASER 探测到的中微子是实验室有史以来产生的最高能量，类似于深空粒子在我们大气层中引发剧烈粒子雨时发现的中微子。

“他们可以以我们无法通过其他方式学习的方式告诉我们有关深空的信息，”博伊德说。“大型强子对撞机中的这些能量非常高的中微子对于理解粒子天体物理学中真正令人兴奋的观察结果非常重要。”

FASER 本身在粒子检测实验中是新颖而独特的。与 CERN 的其他探测器(例如 ATLAS，它有几层楼高，重达数千吨)相比，FASER 重约一吨，可以整齐地安装在 CERN 的一个小侧隧道内。并且使用其他实验的备件来设计和建造仅用了几年时间。

UCI 实验物理学家 Dave Casper 说：“中微子是大型强子对撞机的大型实验无法直接检测到的唯一已知粒子，因此 FASER 的成功观测意味着对撞机的全部物理潜力终于被开发出来了。”

除了中微子之外，FASER 的其他主要目标之一是帮助识别构成暗物质的粒子，物理学家认为暗物质构成了宇宙中的大部分物质，但他们从未直接观察到过。

FASER 尚未发现暗物质的迹象，但随着大型强子对撞机将在几个月内开始新一轮的粒子碰撞，探测器随时准备记录任何出现的迹象。

“我们希望看到一些令人兴奋的信号，”博伊德说。