一个深埋在南极冰层下的观测站报告了它对一种被称为“惰性中微子”的假设粒子的搜索结果:一片空白。

 

8月8日发表在《物理评论快报》(Physical Review Letters)上的这一结果为零，但这并不意味着数十年来寻找亚原子粒子的努力宣告结束。如果亚原子粒子被发现，将颠覆粒子物理学的标准图景。但这是迄今为止最有力的证据，根据过去30年几次实验的异常结果，杏耀官方证明无菌中微子的质量范围并不像物理学家所希望的那样大。

 

中微子无处不在:每秒钟，数以万亿计的亚原子粒子穿过我们的身体。但它们很少与物质发生相互作用，因此要想探测到它们，需要进行大型地下实验，以发现中微子与物质的碰撞。这些实验发现了三种类型:电子中微子、介子中微子和微中子;这三种动物可以随着旅行而改变类型。

 

上世纪90年代中期，新墨西哥州洛斯阿拉莫斯国家实验室的一台探测器发现了一个异常现象，暗示可能存在第四种中微子，这种中微子与物质的相互作用比普通中微子更少。它被称为“无菌”中微子，洛斯阿拉莫斯实验室的实验表明，它的重量约为氢原子质量的十亿分之一，约为1电子伏特(1 eV)。其他实验也发现了类似的异常现象。最近的一些计算从核反应堆流出的中微子的研究，包括去年2月在中国大亚湾进行的研究，已经在他们的数据中发现了一些奇怪的特征，从理论上说，这些特征可能指向一个无菌的中微子。

 

无法直接检测到惰性中微子。威斯康星大学麦迪逊分校的物理学家Francis Halzen说:“唯一能看到它的方法就是因为它扰乱了其他三个中微子的观测。”Halzen是冰立方的首席研究员，冰立方是一个由5000多个篮球大小的传感器组成的阵列，这些传感器嵌入冰的深度超过两公里。该望远镜通过探测当粒子撞击冰中的原子核时产生的微弱闪光来寻找中微子。

 

为了寻找惰性中微子，Halzen的团队寻找在地球另一端开始生命的介子中微子(见“中微子观测站”)。它们最初是由宇宙射线与大气中的空气分子碰撞产生的，并穿过行星到达探测器。冰立方小组希望能找到具有特定能量的介子中微子的缺乏。这可能表明，一些介子中微子在航行过程中暂时变异成了不育中微子。

 

但是，在分析了一年的数据结果后，研究人员没有发现任何表明在1ev附近存在惰性中微子的特征。这与欧洲航天局的普朗克天文台的结果一致，普朗克天文台根据宇宙学证据得出的结论是，在这个质量范围内应该只有三科中微子。“我希望我们的结果和普朗克的结果能让我们慢慢地从这个故事中走出来，”Halzen说。他补充说，冰立方团队仍然在他们的无菌中微子搜寻中收集数据，但不要指望他们的结果会改变。

 

西班牙巴伦西亚大学的理论粒子物理学家Olga Mena Requejo也认为，杏耀至少在最简单的理论模型中， 杏耀平台总代结缘，这些发现排除了对洛斯阿拉莫斯异常实验的灭菌中微子解释。但她和其他物理学家说，一些模型仍然可以为粒子的存在敞开大门。

 

特别是，大亚湾实验计算的是电子中微子，而不是介子中微子:广州中山大学的物理学家、协调大亚湾灭菌中微子分析的凌家杰指出，原则上，惰性中微子变异成介子中微子的几率要比变异成其他类型的中微子小得多。

 

另外，x射线天文学家在某些星系中发现了无法解释的辉光，根据一种理论，如果存在一个重得多的惰性中微子，其质量约为7000 eV，也可以解释这一现象。加州大学欧文分校的理论天体物理学家Kevork Abazajian说，今年早些时候，寿命较短的Hitomi太空观测站没有发现7 KeV惰性中微子的证据，但这个结果是不确定的。因此，对质量更大的中微子的研究仍在继续:冰立方的结果没有说明这些质量更大的惰性中微子的存在。

 

目前正在费米实验室建造的三个探测器应该能够最终排除洛斯阿拉莫斯异常，或者找到它的解释——这可能涉及到惰性中微子，也可能不涉及到惰性中微子。

 

“寻找不育的中微子就像在黑暗的房间里击中一只蝙蝠，”大亚湾实验的主要研究人员之一kamu - biu Luk说。“我们不知道他们藏在哪里。”