反物質存在證據 每秒幾十億顆中微子穿過人體

鍺探測器位於義大利拉奎拉附近地下1英里深處的格蘭薩索國家實驗室里的液氬水箱里，從而屏蔽了宇宙輻射。創造這種無輻射環境的目標是為了檢測極度罕見的中微子相互湮滅。鳳凰科技訊 北京時間7月22日消息，國外媒體報道，儘管科學家們在過去的一年裡很努力的尋找中微子之間的相互作用，但目前仍一無所獲。中微子之間的相互作用，也即它們會相互碰撞並相互湮滅，將證明這種神秘的粒子也就是自己的反物質粒子，德國海德堡馬克思·普朗克核物理研究所的曼弗雷德·林德納（Manfred Lindner）這樣說道。反物質粒子是具有與正常物質相反特性的亞原子粒子。例如，電子的反物質粒子是帶正電的正電子。但是對這一年搜尋的數據的新分析限制了這種難捉摸的碰撞行為發生的頻率。它還表明在之前的實驗里發現的這種相互作用的線索很可能是因為背景輻射所致。如果這種相互作用沒有發生，科學家可能需要重新審視物理學理論——標準模型的統治地位，後者試圖解釋組成物質的微小粒子的行為。超級罕見事件中微子是宇宙中大量存在的粒子之一，每秒鐘有幾十億顆中微子以接近光速的速度經過每一寸人體。然而，由於這些神秘粒子與其它粒子發生的相互作用非常微弱，因此監測到它們異常困難。20世紀30年代，義大利物理學家埃托雷·馬約拉納（Ettore Majorana）提出中微子可以作為自己的反粒子。如果這個理論是正確的話，那麼科學家可能能夠看到超級罕見的事件，也就是中微子雙β衰變，它指的是原子核內的兩個中微子衰變成兩顆質子、兩顆電子和兩顆中微子，後者會相互撞擊並最終湮滅。能夠觀察到這罕見的相互作用的主要候選者是鍺-76，它是鍺原子的一種同位素，具有與一般鍺同位素不同的原子質量。鍺-76原子核的衰變非常罕見，這意味著科學家尋找的這種衰變發生的概率大約只有發現那些撞擊地球的宇宙射線或者其它普通形式的輻射源的十億分之一。物理學家需要完全屏蔽鍺，使其不受到任何可能的宇宙輻射的影響。同時，科學家需要大量的鍺從而保證他們能夠發現少數雙β衰變事件。最清潔的環境為了實現這個目標，林德納和他的同事創造了21千克的鍺探測器，它既能夠產生β衰變，又能在發生衰變時釋放微小的電脈衝。

鍺探測器用於監測無中微子雙β衰變事件的發生。科學家將這些探測器埋葬在地下1.4千米深處的義大利格蘭薩索國家實驗室里，只有極其微小的宇宙射線可能滲透到那裡。但是研究小組需要更加精密的屏蔽探測器，因此他們將這些敏感的探測器放在裝滿極其純凈的液氬的水箱里，而這些液氬箱又被更大的水箱包裹。從輻射的角度說，「這是宇宙里最乾淨的地方，」 林德納這樣說道。在持續進行這項實驗的一年多時間裡，科學家並沒有發現任何雙β衰變的證據。但最新的分析則顯示鍺-76的半衰期至少為21*1024年（半衰期是指一般物質發生輻射性衰變所需要的時間）。因此，這項最新分析表明早期的實驗結果可能並不是來自β衰變。如果中微子真的是自己的反物質粒子，那麼在未來幾年的實驗里它應該會出現。「如果在未來五年我們仍一無所獲，那麼我們只能無奈的說，事情就只能這樣了。」 林德納這樣說道。
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