用孤立的中微子避开空宇宙(史蒂夫·比勒，物理学)

中微子图像

史蒂夫·比勒
实验粒子物理学教授

一开始(正如一位伟大的物理学家曾经说过), 光被创造出来了, 还有等量的物质和反物质. 这是因为宇宙一开始是空的真空(事实证明，这比“无”要复杂得多,但这是另一个话题). So, 为了保持平衡, 如果你产生一些物质, 你还需要产生一种可以与它湮灭并回到真空的物质:反物质. 问题是，这种湮灭应该发生在某个时刻，宇宙应该是空的，一个真正孤独的地方, 湮灭所产生的光独自游荡在浩瀚的宇宙中. 事实上，新黄金城667711-apple app store-黄金城集团排行榜在这里，并没有看到大量的反物质(这都是一件好事!). 因此, 在宇宙早期的某个时刻, 一定是物质和反物质之间的不平衡形成了，才有了某种物质存活到今天. 随便问一个物理学家，这是怎么发生的，为什么会发生, 他们的答案将是快速而容易理解的:新黄金城667711-apple app store-黄金城集团排行榜不知道. 它构成了科学界最大的谜团之一. 然而, 新黄金城667711-apple app store-黄金城集团排行榜确实知道它发生的基本物理条件, 多亏了俄罗斯物理学家安德烈·萨哈罗夫, 他自己也因为他的和平行动而被苏联孤立(他因此获得了1975年的诺贝尔和平奖). 萨哈罗夫早在50多年前就提出了避免宇宙空虚的要求.

萨哈罗夫条件如下:1)重子数违反,，这使得质子和中子(构成原子)以及它们对应的反粒子能够出现和消失. 但这本身并没有造成不平衡, 所以你还需要2)所谓的“C和CP违反,这使得反粒子出现和消失的速度不同. 最后, 宇宙一定是3)“脱离了热力学平衡,这意味着它不可能处于一种相互作用的性质使事物保持不变的情况下. 宇宙必须改变. 最后一个条件是新黄金城667711-apple app store-黄金城集团排行榜观测到的唯一条件:大爆炸和随后的宇宙膨胀. 重子数的违反已经被寻找，但没有发现. 在夸克的相互作用中已经发现了C和CP违背, 它们组成了质子和中子, 但还不足以解释事情. 那么它发生在哪里呢?

进入最孤独的粒子, 中微子:一种几乎不与任何物质相互作用的粒子. 中微子在核衰变中产生, 超新星, 是宇宙中最丰富的物质之一, 但他们几乎看不到宇宙. 这种与常见相互作用的特殊隔离使它们甚至难以被探测到. 然而，这种粒子已经带来了大量的惊喜. 中微子的质量非常小，尽管标准模型认为它们不应该有任何质量. 有三种类型的中微子似乎存在于“混合状态”,，这样它们就可以在旅途中相互转化, 虽然新黄金城667711-apple app store-黄金城集团排行榜并不真正理解为什么它们会这样混合. 最后一个性质的观察, 基于对太阳中微子的观测, 赢得了我最后一次实验, 萨德伯里中微子天文台(SNO)获得2015年诺贝尔奖. 现在有人怀疑中微子或许也能满足萨哈罗夫条件的最后一个条件. 已经有强烈的迹象表明它们违反了C和CP对称，它们是唯一可能有能力转化为它们自己的反粒子的基本粒子, 以及转化成其他类型的中微子. 如果是这样的话, 那么在宇宙早期就有一个秘密的后门, 当时天气非常热, 这将导致中微子传播到质子和中子的不平衡, 这样就满足了所有的萨哈罗夫条件! 寻找中微子转变为反中微子的证据是我目前项目的主要目标, SNO +, 对原始SNO实验的修改. 它将包括寻找一种极其罕见的放射性衰变，这种衰变将由这种转变成为可能. 这是一项极具挑战性的工作, 还有哪些组织也在尝试, 这可能需要很多年才能找到, 这取决于衰变的速度. 但这项深奥的研究可能会揭示最重要的答案之一:宇宙是如何在灾难性的湮灭和空虚中幸存下来的, 让新黄金城667711-apple app store-黄金城集团排行榜聚在一起来研究中微子!

进一步阅读:

《反物质》，弗兰克·克洛斯(2009)

安德烈•萨哈罗夫: http://www.nobelprize.org/prizes/peace/1975/sakharov/biographical/

SNO实验: http://en.wikipedia.org/wiki/Sudbury_Neutrino_Observatory

SNO +主页: http://snoplus.phy.queensu.ca/