https://technews.tw/2018/06/08/sterile-neutrino-fundamental-particle-dark-matter-miniboone-lsnd/ 重大物理实验，科学家可能发现假想基本粒子「惰性微中子」 微中子是宇宙中继光子後第二常见的基本粒子，我们目前已知 3 种微中子存在，但假定 的微中子「惰性微中子」还是个未被发现的幽灵人物，一旦身分证实，将改写自 1975 年 以来主导粒子物理的标准模型，并进一步解开可能由新粒子构成的暗物质谜团。现在，美 国 MiniBooNE 实验即将发表一份为惰性微中子「正名」的新论文，让物理学界兴奋不已 。 在粒子物理标准模型中，已知有三种味的微中子：电微中子（νe）、缈微中子（νμ） 以及涛微中子（ντ），微中子是宇宙中最丰富的粒子之一，但它们不带电荷、比原子还 要小，每秒可能有数不清的微中子通过你的手指尖，但它们只参与弱交互作用，不会与你 身体的其他物质打招呼，因此很难被发现。 微中子种类最好的测定结果来自观测 Z 玻色子衰变，这种粒子衰变会产生各种类型的轻 微中子及对应的反微中子，产生的轻微中子种类越多，Z 玻色子寿命越短。 虽然从标准模型中 6 种夸克与 6 种轻子的对应关系推测，实际上可能只有 3 种微中子 ，但过去一些实验让部分物理学家相信还有第 4 种更神秘的微中子类型存在：惰性微中 子（sterile neutrino），它不能通过观测 Z 玻色子衰变确定、也不会参与弱交互作用 （只参与重力交互作用，因此得名幽灵粒子），但可以通过微中子振荡产生。 最早揭示惰性微中子可能存在的是美国洛斯阿拉莫斯国家实验室的「液闪烁器微中子探测 器（Liquid Scintillator Neutrino Detector，LSND）」，只不过除了美国费米国立加 速器实验室（Fermilab）的MiniBooNE 实验异常数据曾试着佐证外，後续许多实验结果都 与 LSND 相矛盾，最令人沮丧的是南极 IceCube 微中子探测器在分析 10 万次微中子事 件後，於 2016 年宣布完全检测不到惰性微中子。 另有美国太空总署的人造卫星「威尔金森微波各向异性探测器（Wilkinson Microwave Anisotropy Probe，WMAP）」专门探测宇宙大爆炸後残留的辐射热，其观测数据也可同时 兼容於 3 或 4 种微中子，所以，惰性微中子究竟存不存在一直是个热门话题。 直至去年为止，还有论文强烈质疑不会有惰性微中子，但现在来自 MiniBooNE 实验的 47 名物理学家共同发表新论文，再一次为幽灵粒子提出存在证据。 幽灵粒子真的证实存在？ 简单来说，研究人员在 MiniBooNE 实验中，朝装有 800 吨矿物油的检测器发射缈微中子 束（muon neutrino）与反微中子束（antineutrino）去与目标物质碰撞，最终检测到超 出预期的数百个电微中子（electron neutrino）。 由於每种微中子在产生及探测时都具有明确的味，不过传播过程中会发生味间振荡，比如 在某个地方产生的电微中子於另一个地方被探测到时，可能变为缈微中子或涛微中子，研 究人员表示，上述实验异常结果很可能就是惰性微中子存在迹象，理论上，它们可以参与 正常微中子作用并改变振荡幅度，导致更多缈微中子变成电微中子。 这次新实验让物理学家们期待不已，《Gizmodo》报导，如果惰性微中子真的被证实，将 是自 2012 年大型强子对撞机（LHC）发现希格斯玻色子後，再度发现的一个全新基本粒 子，同时也是第一个在标准模型外的粒子，纽约大学理论物理学家 Neal Weiner 表示， 由於超越标准模型，证据通关门槛将会非常高。 如果惰性微中子存在，将粉碎自 1975 年以来主导粒子物理学领域的标准模型，最终重建 一个全新宇宙学模型，科学家推测，暗物质很有可能就是由一种（或多种）粒子物理标准 模型以外的新粒子所构成。 --

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