团队探测到粒子对撞机产生的第一个中微子

一个国际科学家团队首次探测到粒子对撞机产生的中微子。

这一发现是由前向搜索实验(或FASER合作)在意大利举行的第57届Rencontres de Moriond Electroweak and Unified Theory会议上宣布的，有望加深科学家对中微子本质的理解，中微子是宇宙中最丰富的粒子。

FASER的探测器拾取了大型强子对撞机产生的中微子，该对撞机位于瑞士日内瓦的欧洲核子研究中心(CERN)。

这项工作有望揭示近处和远处中微子的性质。它可以解锁有关宇宙中微子的见解，这些中微子可以长距离传播并与地球相撞，从而为宇宙的遥远部分提供一个窗口。

此外，中微子在开发粒子物理学标准模型方面至关重要，粒子物理学是目前宇宙中基本粒子和力的科学框架。研究来自不同来源的中微子可以帮助科学家了解模型是否需要调整，或者更多。

“这是一个新的领域，”FASER科学家，华盛顿大学物理学副教授Shih-Chieh Hsu说。“对源自大型强子对撞机的中微子的直接观察揭示了研究标准模型深层奥秘的新途径。

Hsu是FASER合作的创始成员，该合作由加州大学欧文分校的粒子物理学家Jonathan Feng发起。该团队现在包括24个合作机构的研究人员。FASER科学家设计、建造和操作安装在大型强子对撞机现场的粒子探测器。

“我们从一个全新的来源发现了中微子，来自粒子对撞机，在那里你有两束粒子以极高的能量撞击在一起形成中微子，”冯说。

自1956年发现以来，物理学家研究的大多数中微子都是低能中微子。但是FASER探测到的中微子是实验室环境中有史以来产生的最高能量，并且类似于深空粒子在我们的大气中引发戏剧性粒子阵雨时发现的中微子。

“他们可以告诉我们我们无法通过其他方式学习的深空，”CER联合发言人Jamie Boyd说，他是CERN的粒子物理学家。“大型强子对撞机中的这些非常高能的中微子对于理解粒子天体物理学中真正令人兴奋的观测结果非常重要。

“这是中微子实验的一个历史里程碑，将填补其他来源的中微子研究之间的空白，包括反应堆和宇宙事件，”威斯康星大学研究科学家Ke Li说，他是FASER团队的成员。“未来，FASER将拥有最大的tau中微子数据集，这是标准模型中最不为人所知的粒子。

Li领导了整合FASER探测器中使用的跟踪软件的努力，并帮助委托了实验生成的第一组数据。

参与FASER中微子探测的其他UW科学家是物理学博士生Ali Garabaglu和本科生David Lai。华盛顿大学参与FASER合作由国家科学基金会，西蒙斯基金会和海辛-西蒙斯基金会资助。

FASER本身在粒子检测实验中是独一无二的。与欧洲核子研究中心的其他探测器相比，如ATLAS，它有几层楼高，重达数千吨，FASER只有大约一吨，整齐地适合欧洲核子研究中心的一个小侧隧道。设计和建造只用了几年时间，使用了其他实验的备件。

除了中微子之外，FASER的另一个主要目标是帮助识别构成暗物质的粒子，物理学家认为暗物质构成了宇宙中的大部分物质，但他们以前从未直接观察到过。

FASER尚未发现暗物质的迹象，但随着大型强子对撞机将在几个月内开始新一轮的粒子碰撞，探测器随时准备记录它们，如果它们出现的话。

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