費米實驗室 SBND 首測信號，新中微子味有望發現

費米國家加速器實驗室短基線近探測器（SBND）的研究人員成功探測到了他們的首次中微子相互作用。

SBND 是費米實驗室短基線中微子（SBN）計劃的最後一個組成部分，且將在解開粒子物理學中一個長期存在的謎團時發揮關鍵作用。

“探測器並非每天都能觀測到它的第一批中微子，”SBND 合作的聯合發言人、芝加哥大學物理學副教授大衛·施密茨說道。

“我們所有人都花費了多年致力於這一刻，而這首批數據對於我們探索新物理學而言是一個極爲有希望的開端。”

中微子是宇宙中第二常見的粒子，然而因其相互作用微弱，它們仍令人難以置信地難以捉摸。

它們僅對引力和弱核力作出反應，這使得它們很少能被探測到。

已知中微子有三種類型，即“味”：即μ子中微子、電子中微子和τ中微子。中微子最不尋常的特性之一在於其能夠在這些“味”之間進行轉換，這一過程被稱爲振盪。

科學家通常對於在離源不同距離處每種中微子味應出現的數量有着成熟的預測。然而，過去的幾次實驗結果與這些預期並不相符。

“這可能意味着中微子的味道不止已知的三種，”費米實驗室的科學家安妮·舒克拉夫特解釋道。“我們能看到它們的唯一途徑是，如果對μ子、電子和τ中微子數量的測量結果不像預期那樣累加起來。”

費米實驗室的短基線中微子計劃旨在探究這些味道的振盪情況，並搜尋可能表明存在第四種中微子的證據。

除了對潛在的第四種中微子的尋找之外，短基線近探測器（SBND）自身還有雄心勃勃的物理研究計劃。SBND 位於中微子束附近，每天將記錄 7000 次相互作用，比任何同類探測器都多。

這些豐富的數據能夠讓研究人員以前所未有的精度去研究中微子相互作用。瞭解這些相互作用對於未來運用液態氬探測器的實驗極爲重要，例如即將進行的深地下中微子實驗（DUNE）。

然而，中微子並非 SBND 科學家的唯一關注點。由於探測器臨近粒子束，其還有可能捕捉到意想不到的現象。

“我們將收集到的關於 中微子 與氬相互作用的數據，比以往所有實驗數據的總和還要多 10 倍，”費米實驗室科學家、SBND 的聯合發言人奧內拉·帕拉馬拉（Ornella Palamara）說。“所以，我們所做的分析對於 DUNE 來說也會非常重要。”

標準物理模型中主要未解之謎之一是暗物質。雖然 SBND 僅對輕量粒子敏感，但這些理論粒子可能會讓人首次瞥見一個“暗區”，有可能爲暗物質這一難以捉摸的性質提供關鍵見解。