http://www.sciencehuman.com 科学人 网站 2011-12-11
本报讯(记者刘霞)据美国物理学家组织网11月30日(北京时间)报道，法国物理学家提出了一个实验方案，希望能搜寻到第四种中微子的“芳踪”。科学家们表示，如果实验证实第四种中微子确实存在，那么，不仅会给中微子科学带来巨大影响，也将改变人类对物质组成的根本理解。相关研究发表在最新一期的《物理评论快报》杂志上。
粒子物理学的标准模型认为，存在着三种类型的中微子：电子中微子、μ(缪)中微子和τ(陶)中微子。科学家们已探测到这三种中微子并观察到相互间的转化—中微子振荡。
早在上世纪90年代初期，美国洛斯阿拉莫斯国家实验室的液体闪烁中微子探测器(LSND)实验发现，一束反μ介子撞击一个目标时，反电子中微子振荡发生的速度比预期快。最近，法国原子能委员会(CEA)的物理学家们对核反应堆中反中微子的生成速度进行了重新计算，结果发现，该速度比预测值高3%，随后，他们对20多个反应堆中微子实验的结果进行了重新分析，发现了更多实验结果与预期不一致的情况。
科学家们认为，对这种偏差最简单的合理解释是存在着第四种类型的中微子，他们也推测出了其质量并认为它不会像其他中微子那样通过弱核力与物质发生反应，这使得它很难被探测到，甚至有科学家认为它可能是一种暗物质。
现在，CEA的迈克尔·克瑞贝尔等人设计了一个实验，希望能准确测试第四个中微子是否存在。
科学家们的设想是，让一个活度为1.85PBq的反电子中微子同位素源朝位于大型液体闪烁探测器(LLSD)中央的一个目标开火。随后，利用位于意大利格兰萨索国家实验室的巨型BOREXINO探测仪或位于日本“神冈矿”的KamLAND探测仪进行探测。
该反电子中微子同位素源将由一个辐射源—诸如铈核组成，为了获得准确的结果，实验可能历时一年。如果轰击实验产生了一个不反应的中微子，他们将测量一个独特的振荡信号以证实第四种中微子的存在。
目前他们面临的最大技术挑战是构建出一个反中微子源并建造一个厚厚的遮蔽材料来包裹它，实验也需要千吨级的探测器。
自从今年9月“中微子超光速”的消息传出以来，各种言论就不绝于耳，11月中旬“中微子实验复核超光速现象”更是把这一论断推向了又一个风口浪尖。然而，该领域大多数科学家依然淡定地对宇宙速度极限被打破持怀疑态度。正当科学家们为此忙得焦头烂额的时候，第四种中微子或许会从某个“角落”突然跳将出来，让原本错综复杂的问题变得更加难以捉摸——该类型的中微子能不能跑过光速呢？科学家们估计又要大伤脑筋了。
[科技日报]