幽灵粒子猎人一无所获

过去几天对物理学家来说可谓是难熬。上周晚些时候，大型强子对撞机的科学家表示，他们终究还是没有看到他们所期盼的新粒子。随后，寻找这种幽灵粒子新特征的中微子猎手们宣布，他们也一无所获。

上述两种粒子都只是设想，但如果它们被发现，将帮助物理学朝着新方向发展，这是物理学迫切需要的。但一些科学家希望看到一些奇怪的现象，结果却一无所获。

本周早些时候，冰立方中微子天文台的物理学家表示，他们未能发现任何惰性中微子存在的证据。这令人失望，但首先让我们来谈谈这些东西是什么。

中微子是一种亚原子粒子，就像电子或夸克，但它们特别厌世。它们不断穿过地球、穿过你、穿过一切，与其他一切的相互作用微乎其微，你永远不会注意到。数以万亿的中微子现在正穿过你。它们几乎没有质量，这使得它们很难被捕捉到，但物理学家们还是会尝试，因为中微子可能有助于我们理解宇宙存在的原因。不知何故，在时间的开始，物质和反物质分配不均，导致物质过剩——这就是我们所有人在这里的原因。一些理论家认为中微子可能在其中发挥了作用。

中微子有三种类型，称为“味”：μ 子、电子和 τ 子。但一些实验，尤其是在洛斯阿拉莫斯国家实验室和香港大亚湾核反应堆进行的实验，暗示可能存在第四种味。这种被称为惰性中微子，除了通过重力之外，不会与任何物质发生相互作用。它会影响其他中微子与物质相互作用的方式。因此，如果它存在，它将有助于解答一些有关暗物质的问题，甚至可能是其他重大的宇宙问题。

“就像猫王一样，人们到处都能看到惰性中微子的踪迹，”IceCube 首席研究员弗朗西斯·哈尔岑 (Francis Halzen) 在一份声明中说道。“有这么多的迹象，理论家们都相信它存在。”

现在看来，第四个中微子根本不存在。但科学家如何分辨呢？如果这种惰性中微子不与任何物质发生相互作用，你如何捕捉它呢？

IceCube 使用 5,160 个光检测传感器来寻找中微子。这些传感器被冻结在南极冰层中，埋在南极地下约一英里处。这些传感器寻找中微子撞击原子核时产生的蓝光闪光。它是一台中微子望远镜，但它并不观察天空；相反，它使用地球作为过滤器，在地下寻找穿过地球的中微子。

要捕捉惰性中微子，你需要利用中微子的另一个奇特特性：当它们穿越宇宙时，它们会变形，交替改变其性质。（这种振荡是造成宇宙中反物质和物质不对称的原因之一）。理论上，你可以捕捉到惰性中微子正在变形为另一种类型。

在分析了一年的数据后，科学家们没有找到任何证据。这对粒子和力的标准模型来说其实是个好消息，该模型是理解宇宙最微小构造块的框架。迄今为止，它所预测的一切都已成真，最近一次是发现了希格斯玻色子，而大型强子对撞机就是为寻找希格斯玻色子而建造的。而且标准模型没有空间容纳第四个中微子。

但打破标准模型实际上是一件好事。发现惰性中微子将迫使物理学家提出新的想法来解释我们仍然不理解的事情，比如为什么宇宙是由某种东西而不是什么都没有组成的，以及暗物质是什么。这些新想法甚至可能指向一个可以连接电磁力、弱力和强力的宏大统一理论。

出于同样的原因，最近几周，粒子物理学家们对大型强子对撞机 (LHC) 发现可能的巨型粒子的消息感到兴奋不已，这也将解答这些更大的问题。既没有找到这种粒子，也没有找到难以捉摸的中微子，这意味着我们仍然处于黑暗之中。