#奇空间探索[超话]#物理学家能在南极洲找到“真正的”中微子吗？
科学家们一直对冰立方的中微子避而远之，但南极洲的冰立方中微子天文台可能会帮助物理学家们找到它们。在图1中，中微子与南极冰相互作用，在这个过程中脱落了一个介子。当这个介子以超快的速度移动时，它会留下一道蓝光的痕迹，这就是所谓的切伦科夫辐射（Cherenkov radiation）。
中微子可能是已知粒子中最令人困惑的。它们完全无视所有已知的粒子应该如何运动的规则。它们嘲笑我们花哨的探测器。就像宇宙中的幽灵一样，它们无忧无虑地在宇宙中漫步，偶尔与我们互动，但只有当它们喜欢的时候才会这样做，老实说，这种情况并不常见。最让人沮丧的是，它们戴着面具，而且从来不会两以同样的面目出现两次。
但一项新的实验可能让我们离摘掉这些面具又近了一步。揭示中微子的真实身份有助于回答长期存在的问题，比如中微子是否是它们自己的反物质伙伴，甚至有助于将自然力统一为一个统一的理论。
中微子非常奇怪。它们有三种：电子中微子，介子中微子和中微子。（这三种粒子也有反粒子版本，但这不是这个故事的主要内容。)之所以这样命名是因为这三种粒子与三种不同的粒子结合在一起。
对于非中微子的粒子，比如电子、介子和τ粒子，你看到的就是你得到的。除了质量不同外，这些粒子都是完全相同的。如果你发现一个粒子有电子的质量，它的行为就会和电子的行为完全一样，μ子和τ也一样。更重要的是，一旦你发现一个电子，它总是一个电子。不多也不少。μ和τ也是一样。
但它们的近亲中微子就不一样了。
我们称之为“中微子”，并不总是τ中微子。它可以改变自己的身份。它可以在飞行途中变成电子中微子或介子中微子。
这种奇怪现象叫做中微子振荡（neutrino oscillation）。这意味着，你可以创造一个电子中微子，并把它作为礼物送给你最好的朋友。但是当他们得到它的时候，他们可能会失望地发现一个中微子。
由于技术上的原因，中微子振荡只有在三个不同质量的中微子同时存在时才会发生。但是振荡的中微子不是电子中微子、介子中微子和由于技术上的原因，中微子振荡只有在三个不同质量的中微子同时存在时才会发生。但是振荡的中微子不是电子中微子、介子中微子和τ子中微子。
相反，有三种说法是“正确的”。中微子，每一个都有不同的，但质量未知。这些真实的基本中微子的独特组合创造了我们在实验室中检测到的每一种中微子味道(电子，介子，τ)。所以，实验室测量的质量是真实中微子质量的混合物。与此同时，混合物中每一个真正中微子的质量决定了它转变成每种不同口味的频率。
现在物理学家的工作是解开所有的关系:那些真正的中微子的质量是多少？它们如何混合在一起形成这三种口味？
因此，物理学家们正在寻找揭开“真相”的奥秘。通过观察中微子什么时候以及多久改变一次口味。同样，物理术语在解释这一点时非常没有帮助，因为这三个中微子的名字只是m1、m2和m3。
通过各种艰苦的实验，科学家们至少间接地了解了真正中微子的质量。例如，我们知道质量的平方之间的一些关系。但是我们不知道真正的中微子到底有多重，也不知道哪个更重。
可能m3是最重的，远远超过m2和m1。这就是所谓的“正常秩序”。因为这看起来很正常，这是物理学家几十年前就已经猜到的顺序。但根据我们目前的知识状况，m2也可能是最重的中微子，m1紧随其后，相比之下m3则微不足道。这种情况称为“倒序”。因为这意味着科学家们一开始猜错了顺序。
当然，也有理论家阵营渴望上述每一种情况都是真实的。试图将所有自然力统一在一个屋檐下的理论，通常要求正常的中微子质量排序。另一方面，为了使中微子成为它自己的反粒子孪生体，反质量序是必要的。如果这是真的，那么它将有助于解释为什么宇宙中物质多于反物质。
它是正的还是反的?这是过去几十年中微子研究中涌现出来的最大问题之一，而这正是大型冰立方中微子天文台的设计初衷。该观测站位于南极，由数十串沉入南极冰盖的探测器组成，其中一个中心是“深核”。八串效率更高的探测器，能够看到能量更低的相互作用。
中微子几乎不与正常物质交谈，所以它们完全有能力直接穿过地球本身。当它们这样做的时候，它们会变成各种各样的口味。每隔一段时间，它们就会撞击南极冰原上靠近冰立方探测器的一个分子，引发一连串的粒子，释放出一种令人惊讶的蓝光：切伦科夫辐射。冰立方字符串探测到的就是这种光。（图3）
冰立方的科学家们使用了三年的深核数据来测量每种中微子通过地球的数量。当然，进展是缓慢的，因为中微子很难捕捉到。但在这项工作中。科学家们报告说，他们对正常排序的数据略有偏好(这意味着他们几十年前的猜测是正确的)。然而，科学家们还没有发现任何确凿的证据。
冰立方正准备进行一次大规模的升级，新的实验，如精确冰立方下一代升级(PINGU)和深地下中微子实验(DUNE)也正准备解决这个核心问题。
科学家们一直对冰立方的中微子避而远之，但南极洲的冰立方中微子天文台可能会帮助物理学家们找到它们。在图1中，中微子与南极冰相互作用，在这个过程中脱落了一个介子。当这个介子以超快的速度移动时，它会留下一道蓝光的痕迹，这就是所谓的切伦科夫辐射（Cherenkov radiation）。
中微子可能是已知粒子中最令人困惑的。它们完全无视所有已知的粒子应该如何运动的规则。它们嘲笑我们花哨的探测器。就像宇宙中的幽灵一样，它们无忧无虑地在宇宙中漫步，偶尔与我们互动，但只有当它们喜欢的时候才会这样做，老实说，这种情况并不常见。最让人沮丧的是，它们戴着面具，而且从来不会两以同样的面目出现两次。
但一项新的实验可能让我们离摘掉这些面具又近了一步。揭示中微子的真实身份有助于回答长期存在的问题，比如中微子是否是它们自己的反物质伙伴，甚至有助于将自然力统一为一个统一的理论。
中微子非常奇怪。它们有三种：电子中微子，介子中微子和中微子。（这三种粒子也有反粒子版本，但这不是这个故事的主要内容。)之所以这样命名是因为这三种粒子与三种不同的粒子结合在一起。
对于非中微子的粒子，比如电子、介子和τ粒子，你看到的就是你得到的。除了质量不同外，这些粒子都是完全相同的。如果你发现一个粒子有电子的质量，它的行为就会和电子的行为完全一样，μ子和τ也一样。更重要的是，一旦你发现一个电子，它总是一个电子。不多也不少。μ和τ也是一样。
但它们的近亲中微子就不一样了。
我们称之为“中微子”，并不总是τ中微子。它可以改变自己的身份。它可以在飞行途中变成电子中微子或介子中微子。
这种奇怪现象叫做中微子振荡（neutrino oscillation）。这意味着，你可以创造一个电子中微子，并把它作为礼物送给你最好的朋友。但是当他们得到它的时候，他们可能会失望地发现一个中微子。
由于技术上的原因，中微子振荡只有在三个不同质量的中微子同时存在时才会发生。但是振荡的中微子不是电子中微子、介子中微子和由于技术上的原因，中微子振荡只有在三个不同质量的中微子同时存在时才会发生。但是振荡的中微子不是电子中微子、介子中微子和τ子中微子。
相反，有三种说法是“正确的”。中微子，每一个都有不同的，但质量未知。这些真实的基本中微子的独特组合创造了我们在实验室中检测到的每一种中微子味道(电子，介子，τ)。所以，实验室测量的质量是真实中微子质量的混合物。与此同时，混合物中每一个真正中微子的质量决定了它转变成每种不同口味的频率。
现在物理学家的工作是解开所有的关系:那些真正的中微子的质量是多少？它们如何混合在一起形成这三种口味？
因此，物理学家们正在寻找揭开“真相”的奥秘。通过观察中微子什么时候以及多久改变一次口味。同样，物理术语在解释这一点时非常没有帮助，因为这三个中微子的名字只是m1、m2和m3。
通过各种艰苦的实验，科学家们至少间接地了解了真正中微子的质量。例如，我们知道质量的平方之间的一些关系。但是我们不知道真正的中微子到底有多重，也不知道哪个更重。
可能m3是最重的，远远超过m2和m1。这就是所谓的“正常秩序”。因为这看起来很正常，这是物理学家几十年前就已经猜到的顺序。但根据我们目前的知识状况，m2也可能是最重的中微子，m1紧随其后，相比之下m3则微不足道。这种情况称为“倒序”。因为这意味着科学家们一开始猜错了顺序。
当然，也有理论家阵营渴望上述每一种情况都是真实的。试图将所有自然力统一在一个屋檐下的理论，通常要求正常的中微子质量排序。另一方面，为了使中微子成为它自己的反粒子孪生体，反质量序是必要的。如果这是真的，那么它将有助于解释为什么宇宙中物质多于反物质。
它是正的还是反的?这是过去几十年中微子研究中涌现出来的最大问题之一，而这正是大型冰立方中微子天文台的设计初衷。该观测站位于南极，由数十串沉入南极冰盖的探测器组成，其中一个中心是“深核”。八串效率更高的探测器，能够看到能量更低的相互作用。
中微子几乎不与正常物质交谈，所以它们完全有能力直接穿过地球本身。当它们这样做的时候，它们会变成各种各样的口味。每隔一段时间，它们就会撞击南极冰原上靠近冰立方探测器的一个分子，引发一连串的粒子，释放出一种令人惊讶的蓝光：切伦科夫辐射。冰立方字符串探测到的就是这种光。（图3）
冰立方的科学家们使用了三年的深核数据来测量每种中微子通过地球的数量。当然，进展是缓慢的，因为中微子很难捕捉到。但在这项工作中。科学家们报告说，他们对正常排序的数据略有偏好(这意味着他们几十年前的猜测是正确的)。然而，科学家们还没有发现任何确凿的证据。
冰立方正准备进行一次大规模的升级，新的实验，如精确冰立方下一代升级(PINGU)和深地下中微子实验(DUNE)也正准备解决这个核心问题。
看宇宙的角度
我们以前聊过，结果学认为不同的参考体系和不同的观测者（主要是角度）所看到的显性结果是不同的。当我们选择了同样的参考体系地球，那么看宇宙的角度就决定了我们观察到什么样的宇宙。如图一，我们的宇宙就像是那个圆筒，如果我们从正面看上去，我们就会在显示屏（我们以前聊过，我们看到的宇宙就像是一个LED屏）上看到一个圆，如果我们从侧面看上去，我们就会在宇宙显示屏上看到一个正方形。由于我们观察宇宙的角度不同，看到宇宙的表现也不同，这也是圆形思维的理论基础，通过不断的变化看问题的角度，看到问题不同表现，再找到一个让我们满意的角度把问题解决。
我们以前聊过，结果学认为不同的参考体系和不同的观测者（主要是角度）所看到的显性结果是不同的。当我们选择了同样的参考体系地球，那么看宇宙的角度就决定了我们观察到什么样的宇宙。如图一，我们的宇宙就像是那个圆筒，如果我们从正面看上去，我们就会在显示屏（我们以前聊过，我们看到的宇宙就像是一个LED屏）上看到一个圆，如果我们从侧面看上去，我们就会在宇宙显示屏上看到一个正方形。由于我们观察宇宙的角度不同，看到宇宙的表现也不同，这也是圆形思维的理论基础，通过不断的变化看问题的角度，看到问题不同表现，再找到一个让我们满意的角度把问题解决。
太古是个地方，它位于宇宙的中心。
倘若步子迈的快，从北至南走过太古，大概需要一个钟头的时间，从东至西需要的时间也一样。但是，倘若有人迈着徐缓的步子，仔细观察沿途所有的事物，并且动脑筋思考，以这样的速度绕太古走一圈，此人就得花费一整天的时间。
从清晨走到傍晚。
——《太古和其他的时间》
奥尔加·托卡尔丘克
图为本书作者，奥尔加·托卡尔丘克。人在波兰，心又在哪？这脏辫的形象简直深得我心。
倘若步子迈的快，从北至南走过太古，大概需要一个钟头的时间，从东至西需要的时间也一样。但是，倘若有人迈着徐缓的步子，仔细观察沿途所有的事物，并且动脑筋思考，以这样的速度绕太古走一圈，此人就得花费一整天的时间。
从清晨走到傍晚。
——《太古和其他的时间》
奥尔加·托卡尔丘克
图为本书作者，奥尔加·托卡尔丘克。人在波兰，心又在哪？这脏辫的形象简直深得我心。
✋热门推荐