全球今日報丨STEREO實驗最終結果否定惰性中微子假說?對基礎物理學許多領域具有重要意義

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STEREO實驗裝置藝術圖。圖片來源：物理學家組織網

法國和德國科學家組成的STEREO合作組在最新一期《自然》雜志上發表了其反中微子研究最終結果。根據最終數據，研究人員排除了惰性中微子存在的跡象，惰性中微子是與許多理論有關的一種額外的中微子態，最新研究對基礎物理學許多領域具有重要意義。

中微子是宇宙中最古老、數量最多的物質粒子，從宇宙誕生起就充斥整個宇宙空間，其非常輕，呈電中性，僅通過電弱力相互作用，極難被探測到。目前已知有3種不同類型的中微子：電子中微子、繆子中微子和陶子中微子。而且，這些中微子能在不同狀態之間“變身”，即所謂的中微子振蕩。2011年，科學家發現，核反應堆釋放出的反中微子通量的觀測值與預測值之間存在異常，因此提出新中微子態——惰性中微子，其也可能解釋暗物質等目前尚未被完全理解的物理現象。

為明確驗證這一惰性中微子假設并確定其性質，STEREO實驗于2017年在位于法國格勒諾布爾的高通量核研究反應堆開始運行，由6個相同元件組成的探測器被放置在距離反應堆的堆芯僅10米遠處。由于不受外部環境影響，探測器能以前所未有的精度搜索惰性中微子的“蛛絲馬跡”。

馬克斯·普朗克科學研究所(MPIK)、法國國家科學研究院等機構的科學家結合完整數據集發表了最新結果：他們證實了核反應堆釋放的中微子通量異常，但惰性中微子并非造成這一現象的原因。

實驗首席研究員之一、MPIK的克里斯蒂安·巴克解釋說：“2017年至2020年間，我們共觀察到超過10萬個中微子，但無法確定任何潛在的惰性中微子存在的跡象，觀測到的異常很可能是因為用于通量預測的放射性衰變的核數據中的不確定性被低估，而非中微子實驗本身。”

STEREO實驗還提供了迄今最精確的測量鈾-235裂變產生的反中微子光譜，可用作未來高精度反應堆實驗，如確定中微子的質量等級等的參考光譜，也有助于更好地理解反應堆停堆期間發生的現象。

關鍵詞： 重要意義 反中微子 核反應堆 外部環境