欧洲核子研究中心的实验可以帮助物理学家计算出中微子束的含量

在138亿年前的大爆炸时期，每个物质粒子都被认为是与等价于相反电荷的反物质一起产生的。但是在当今的宇宙中，物质比反物质多得多。为什么会这样是物理学最伟大的问题之一。

答案可能至少部分在于称为中微子的粒子，它们不带电荷，几乎没有质量，并且在穿越太空时会改变它们的身份——或“振荡”——从三种类型中的一种变为另一种。如果中微子以与其反物质等价物反中微子不同的方式振荡，它们可以帮助解释宇宙中物质-反物质的不平衡。

世界各地的实验，例如美国的NOvA实验，正在研究这种可能性，包括DUNE在内的下一代实验也将如此。在这些长基线中微子振荡实验中，一束中微子在行进了很长的距离(长基线)后被测量。然后用一束反中微子进行实验，并将结果与​​中微子束的结果进行比较，看看这两个孪生粒子是否以相似或不同的方式振荡。

这种比较取决于对中微子和反中微子光束行进前中微子数量的估计。这些光束是通过将质子束发射到固定目标上而产生的。与目标的相互作用会产生其他强子，这些强子使用磁性“喇叭”聚焦并引导到长隧道中，在这些隧道中它们转化为中微子和其他粒子。但在这个多步骤过程中，计算出产生的光束的粒子含量并不容易——包括它们所含的中微子数量——这直接取决于质子与目标的相互作用。

进入CERN的NA61实验，也称为SHINE。使用来自超级质子同步加速器的高能质子束和适当的目标，该实验可以重建相关的质子-目标相互作用。NA61/SHINE之前已经对相互作用中产生的带电强子进行了测量，并产生中微子。这些测量有助于改进对现有长基线实验中使用的中微子束含量的估计。

NA61/SHINE合作现已发布新的强子测量结果，这将有助于进一步改进这些估计。这一次，合作使用能量为120GeV的质子束和碳靶，测量了三种电中性强子，这些强子会衰变成产生中微子的带电强子。

这种120GeV的质子-碳相互作用用于产生NOvA的中微子束，它也可能用于产生DUNE的束。对相互作用产生的不同产生中微子的中性强子数量的估计依赖于计算机模拟，其输出因基础物理细节而有很大差异。

“到目前为止，使用这种相互作用的中微子实验模拟依赖于对不同能量和目标核的旧测量的不确定外推。这种对碳上120-GeV质子产生粒子的新直接测量减少了对这些外推的需求，”NA61/SHINE副发言人EricZimmerman解释道。