https://technews.tw/2018/06/08/sterile-neutrino-fundamental-particle-dark-matter-miniboone-lsnd/ 重大物理實驗，科學家可能發現假想基本粒子「惰性微中子」 微中子是宇宙中繼光子後第二常見的基本粒子，我們目前已知 3 種微中子存在，但假定 的微中子「惰性微中子」還是個未被發現的幽靈人物，一旦身分證實，將改寫自 1975 年 以來主導粒子物理的標準模型，並進一步解開可能由新粒子構成的暗物質謎團。現在，美 國 MiniBooNE 實驗即將發表一份為惰性微中子「正名」的新論文，讓物理學界興奮不已 。 在粒子物理標準模型中，已知有三種味的微中子：電微中子（νe）、緲微中子（νμ） 以及濤微中子（ντ），微中子是宇宙中最豐富的粒子之一，但它們不帶電荷、比原子還 要小，每秒可能有數不清的微中子通過你的手指尖，但它們只參與弱交互作用，不會與你 身體的其他物質打招呼，因此很難被發現。 微中子種類最好的測定結果來自觀測 Z 玻色子衰變，這種粒子衰變會產生各種類型的輕 微中子及對應的反微中子，產生的輕微中子種類越多，Z 玻色子壽命越短。 雖然從標準模型中 6 種夸克與 6 種輕子的對應關係推測，實際上可能只有 3 種微中子 ，但過去一些實驗讓部分物理學家相信還有第 4 種更神秘的微中子類型存在：惰性微中 子（sterile neutrino），它不能通過觀測 Z 玻色子衰變確定、也不會參與弱交互作用 （只參與重力交互作用，因此得名幽靈粒子），但可以通過微中子振蕩產生。 最早揭示惰性微中子可能存在的是美國洛斯阿拉莫斯國家實驗室的「液閃爍器微中子探測 器（Liquid Scintillator Neutrino Detector，LSND）」，只不過除了美國費米國立加 速器實驗室（Fermilab）的MiniBooNE 實驗異常數據曾試著佐證外，後續許多實驗結果都 與 LSND 相矛盾，最令人沮喪的是南極 IceCube 微中子探測器在分析 10 萬次微中子事 件後，於 2016 年宣布完全檢測不到惰性微中子。 另有美國太空總署的人造衛星「威爾金森微波各向異性探測器（Wilkinson Microwave Anisotropy Probe，WMAP）」專門探測宇宙大爆炸後殘留的輻射熱，其觀測數據也可同時 兼容於 3 或 4 種微中子，所以，惰性微中子究竟存不存在一直是個熱門話題。 直至去年為止，還有論文強烈質疑不會有惰性微中子，但現在來自 MiniBooNE 實驗的 47 名物理學家共同發表新論文，再一次為幽靈粒子提出存在證據。 幽靈粒子真的證實存在？ 簡單來說，研究人員在 MiniBooNE 實驗中，朝裝有 800 噸礦物油的檢測器發射緲微中子 束（muon neutrino）與反微中子束（antineutrino）去與目標物質碰撞，最終檢測到超 出預期的數百個電微中子（electron neutrino）。 由於每種微中子在產生及探測時都具有明確的味，不過傳播過程中會發生味間振盪，比如 在某個地方產生的電微中子於另一個地方被探測到時，可能變為緲微中子或濤微中子，研 究人員表示，上述實驗異常結果很可能就是惰性微中子存在跡象，理論上，它們可以參與 正常微中子作用並改變振蕩幅度，導致更多緲微中子變成電微中子。 這次新實驗讓物理學家們期待不已，《Gizmodo》報導，如果惰性微中子真的被證實，將 是自 2012 年大型強子對撞機（LHC）發現希格斯玻色子後，再度發現的一個全新基本粒 子，同時也是第一個在標準模型外的粒子，紐約大學理論物理學家 Neal Weiner 表示， 由於超越標準模型，證據通關門檻將會非常高。 如果惰性微中子存在，將粉碎自 1975 年以來主導粒子物理學領域的標準模型，最終重建 一個全新宇宙學模型，科學家推測，暗物質很有可能就是由一種（或多種）粒子物理標準 模型以外的新粒子所構成。 --

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