科学探索|神秘“暗区”能否解释令人困惑的中微子谜题？( 二 ) 神秘“暗区”能否解释令人困

近日，位于美国芝加哥附近的费米国家加速器实验室公布了MicroBooNE实验的4项分析结果。根据这些结果，再结合南极冰立方中微子天文台（IceCube）的最新研究结果，科学家们认为，这些更复杂的中微子理论可能是正确的，虽然论证它们还需要很多努力。
阿奎勒斯-德尔加多表示，情况隐约已经有了变化，新的发现可能即将到来。

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2002年时，物理学家珍妮特·康拉德（现任职于麻省理工学院）拿着一个MiniBooNE实验中所用的探测器。她参与建造并领导了MiniBooNE实验

绝望的补救
1930年，沃尔夫冈·泡利提出了中微子假说，用来解释在放射性衰变过程中的能量消失。当时，他甚至将该假说称为“绝望的补救” 。这些假想粒子既没有质量，也没有电荷，这使泡利怀疑是否能用实验来检测到它们。“这是任何理论家都不应该做的事情，”泡利在日记中如此写道。但在1956年，在一个与LSND类似的实验中，中微子的存在得到了证实。
然而，当物理学家对来自太阳的中微子（太阳是这种粒子的自然来源之一）进行检测，发现其数量不到恒星核反应理论模型预测的一半时，情况很快就陷入了混乱。到了20世纪90年代，中微子的古怪行为变得日益明显。不仅太阳中微子看起来神秘地消失了，当宇宙射线与上层大气碰撞时，落到地球上的中微子也消失了。
早些时候，意大利物理学家布鲁诺·庞蒂科夫提出了一个解决方案，认为中微子能够改变型态。与许多基本粒子一样，中微子有三种类型：电中微子、μ中微子和τ中微子。因此，庞蒂科夫认为，中微子在移动过程中可能会在这些类型之间变换，而不是消失。例如，太阳产生的一些电中微子可能会变成μ中微子，看起来就像消失了一样。随着时间的推移，理论物理学家们开始着重描述中微子如何根据能量和传播距离在不同类型之间的振荡，从而与来自太阳和宇宙的数据相匹配。
然而，中微子型态变换的概念让许多物理学家难以接受。只有当这三种中微子各自都是三种不同质量的量子力学混合物时，在数学上才能行得通；换句话说，型态变换意味着中微子必须具有质量。但粒子物理学的标准模型——描述已知基本粒子和力的方程组，已经得到许多验证——明确地认为中微子没有质量。
太阳和大气都很复杂，因此LSND实验特别选择了另一个中微子源，来寻找中微子型态变换的更明确证据。研究人员很快取得了进展。“我们差不多每个星期都会发现一个可能的证据，”路易斯说道。1995年，《纽约时报》在头版刊登了一篇报道，讲述了该实验如何搜寻发生型态变换的中微子。
【科学探索|神秘“暗区”能否解释令人困惑的中微子谜题？】LSND实验的批评者指出，探测器可能会带来误差，自然界的中微子源也可能产生干扰。即使是那些支持中微子振荡观点的科学家，也不相信LSND的数据，因为推断出来的振荡速率超过了太阳中微子和大气中微子所暗示的速率。太阳和大气的数据表明，中微子只在三种已知的“味”之间振荡；如果加上第四种中微子——惰性中微子——的话，就更符合LSND的数据。惰性中微子的得名，是因为它们不与引力以外的基本力发生相互作用，从而无法被检测到。
在20世纪90年代末和21世纪初，一系列中微子振荡实验——萨德伯里中微子观测站（SNO）、超级神冈探测器（Super-K）和KamLAND——的结果都支持三中微子振荡模型，一些参与实验的研究人员因此获得了诺贝尔奖。另一方面，假想的第四种中微子依然覆盖着一层神秘的面纱。