科学家们在寻找难以捉摸的微小“幽灵”粒子和潜在的新物理学方面迈出了重要一步。

费米国家加速器实验室（Fermilab）的短基线近距离探测器（SBND）首次发现了中微子。

在长达数十年的探索中，这是一个重要的时刻，我们对宇宙中一些最丰富的粒子有了更多的了解。

它们的质量如此之小，与其他粒子相互作用的机会微乎其微，每秒有100万亿个粒子穿过我们的身体，而我们却毫无察觉。然而，它们的特性是如此独特，它们的存在可以帮助解释为什么我们有一个由原子、分子、恒星和星系组成的宇宙。

我们已经知道了三种中微子 —— 介子、电子和tau —— 但一些实验表明，还有另一种中微子等待被发现，一种所谓的“无菌”形式，比其余的更像幽灵。确认其存在是新运营的SBND的关键工作之一。

来自新泽西州罗格斯艺术与科学学院的实验粒子物理学家安德鲁·马斯特鲍姆说：“我们认为中微子可以帮助我们解决一些重大问题，比如在最小尺度上找到一个更完整的自然理论，甚至是为什么我们充满物质的宇宙存在。”

SBND的工作已经进行了近十年，所以第一个中微子反应的出现是很长一段时间才出现的。它充满了112吨的超冷液态氩，可以通过弱核力探测到中微子相互作用的短暂瞬间。

世界各地的其他探测器，如南极洲的冰立方中微子天文台，都试图捕捉宇宙反应产生的无数中微子。地球上的实验也产生了大量的中微子，我们可以更好地控制这些过程，这使得我们探测到这些粒子也变得非常宝贵。

SBND将与2017年安装在500米（或三分之一英里）外的ICARUS（宇宙和稀有地下信号成像）机器结合使用。他们将共同分析费米实验室产生的粒子加速器束。

每天可以检测到多达7000个中微子相互作用 —— 考虑到这些相互作用通常是多么罕见，这是一个巨大的数字。然后，这两个探测器可以观察碰撞的痕迹，也许，发现一些看起来像中微子的新变体的东西。

新墨西哥州洛斯阿拉莫斯国家实验室的物理学家理查德·范·德·沃特说：“探测光束产生的光子有助于我们确定粒子相互作用的开始时间和持续时间。”

“这些信息补充了对这些相互作用中产生的粒子的跟踪，让我们更全面地了解粒子物理发生的情况。”

随着SBND能够比以往任何时候都更精确地研究中微子，人们希望它能够发现标准物理模型之外的其他模式和异常，包括潜在的暗物质。随着运营规模的扩大，在未来几年听到费米实验室、SBND和ICARUS的更多消息，不要感到惊讶。

芝加哥大学的物理学家大卫·施密茨说：“在过去的25年里，了解以前实验中看到的异常现象一直是该领域的主要目标。”

“SBND和ICARUS将共同拥有测试这些新中微子存在的出色能力。”

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