科学探索|深层地下实验结果确认异常现象：或可能成为新的基础物理学深层地下实验结果确认异常现

新科学成果证实了在以前的实验中看到的异常现象，这可能指向一个尚未证实的新基本粒子--无菌中微子，或表明需要对标准模型物理学的一个方面进行新的解释如60年前首次测量的中微子截面。
洛斯阿拉莫斯国家实验室是合作进行巴克桑无菌过渡实验(BEST)的美国牵头机构，其结果最近发表在《Physical Review Letters》和《Physical Review C》上。
评估数据的团队之一的首席分析师、洛斯阿拉莫斯物理部门的成员Steve Elliott表示：“这些结果非常令人兴奋。这无疑再次证实了我们在以前的实验中看到的异常情况。但这意味着什么并不明显。现在关于无菌中微子的结果是相互矛盾的。如果结果表明基本的核物理或原子物理学被误解了，那也将是非常有趣的。”洛斯阿拉莫斯团队的其他成员包括Ralph Massarczyk和Inwook Kim 。

文章图片

在俄罗斯高加索山脉的巴克山中微子观测站地下一英里多的地方，BEST利用26个经过辐照的铬51盘--一种铬的合成放射性同位素和340万库里的电子中微子源，以辐照镓的内部和外部槽。铬51是一种柔软的银色金属，也用于以前的实验，它的电子中微子跟镓的反应产生了同位素锗71 。
测量到的锗71的产生率比基于理论建模的预期低20-24% 。这一差异跟以前的实验中看到的异常情况是一致的。
BEST建立在一个太阳中微子实验--苏美镓实验(SAGE)的基础上，从20世纪80年代末开始，洛斯阿拉莫斯国家实验室是该实验的主要贡献者。该实验还使用了镓和高强度的中微子源。该实验和其他实验的结果表明电子中微子的不足--预测和实际结果之间的差异，被称为“镓异常” 。对这种不足的解释可能是电子中微子和无菌中微子状态之间振荡的证据。
【科学探索|深层地下实验结果确认异常现象：或可能成为新的基础物理学】

文章图片

同样的反常现象在BEST实验中再次出现。可能的解释再次包括震荡成无菌中微子。这种假设的粒子可能构成暗物质的一个重要部分，这是一种被认为构成物理宇宙绝大部分的前瞻性物质形式。不过这种解释可能需要进一步测试，因为每个罐子的测量结果大致相同，尽管比预期的要低。
对这一反常现象的其他解释包括在实验的理论输入中可能存在误解--物理学本身需要重新修订。Elliott指出，电子中微子的截面从来没有在这些能量下被测量过。如测量截面的一个理论输入是原子核处的电子密度，这很难确认。
实验的方法被彻底审查从而确保在研究的各个方面没有错误，如辐射源的放置或计数系统的操作。未来如果进行实验的迭代--可能包括一个不同的辐射源，其能量更高、半衰期更长且对更短的振荡波长敏感。