首次探测粒子对撞机产生的中微子

由加州大学欧文分校物理学家领导的一个团队首次探测到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，并在使恒星燃烧的过程中发挥关键作用。

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

这是前向搜索实验(FASER)的最新结果，FASER是由一个国际物理学家小组设计和建造的粒子探测器，安装在瑞士日内瓦的欧洲核子研究中心(CERN)上。在那里，FASER检测由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 - 发现了中微子，在那里你有两束粒子以极高的能量撞击在一起，”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，他发起了该项目，该项目涉及UCI的80多名研究人员和21个合作机构。

欧洲核子研究中心的粒子物理学家布莱恩·彼得森(Brian Petersen)周日在意大利举行的第57届Rencontres de Moriond电弱相互作用和统一理论会议上代表FASER宣布了这一结果。

近70年前由已故UCI物理学家和诺贝尔奖获得者弗雷德里克·雷因斯(Frederick Reines)共同发现的中微子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，”欧洲核子研究中心粒子物理学家兼FASER联合发言人杰米博伊德说。“但是在对撞机上产生的中微子从来没有被实验检测到过。

自从Reines和UCI物理学和天文学教授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。但是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的大气中引发剧烈粒子雨时发现的中微子。

“他们可以以我们无法学习的方式告诉我们深空，”博伊德说。“大型强子对撞机中的这些非常高能的中微子对于理解粒子天体物理学中真正令人兴奋的观测结果非常重要。

FASER本身在粒子检测实验中是新颖而独特的。与CERN的其他探测器相比，例如ATLAS，它有几层楼高，重达数千吨，FASER大约一吨，整齐地安装在CERN的一个小侧隧道内。使用其他实验的备件进行设计和建造只用了几年时间。

“中微子是大型强子对撞机的大型实验无法直接探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得到了开发，”UCI实验物理学家Dave Casper说。

除了中微子之外，FASER的另一个主要目标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。

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粒子碰撞。

“我们希望看到一些令人兴奋的信号，”博伊德说。