哈喽,大家好,今天小睿带大家解锁粒子物理界重磅消息,全球最精密中微子实验没找到轻惰性中微子,却给暗物质探测指了新方向,后续升级要揪“重幽灵”?
“幽灵粒子”的百年谜题与终极狩猎 中微子,这个被称为“宇宙隐身者”的基本粒子,每秒有万亿个穿过人体却不留痕迹,承载着破解宇宙起源的关键密码。
而假设中的第四种中微子惰性中微子,曾被物理学家寄予厚望,认为它能同时解释暗物质之谜和核反应堆的异常数据,是突破标准模型的“钥匙”。
德国卡尔斯鲁厄氚中微子实验(KATRIN)在《自然》杂志发布的最新成果,给轻惰性中微子的存在判了“死刑”。
争议百年的猜想,被70米巨装置“打脸”
惰性中微子的猜想并非空穴来风。
上世纪末美国洛斯阿拉莫斯国家实验室的LSND实验首次观测到电子中微子数量异常。
与已知的三种活性中微子不同,这种假想粒子不参与弱相互作用,仅通过引力影响物质,因此得名“惰性中微子”,一旦证实,将直接改写粒子物理标准模型,并可能揭开暗物质的神秘面纱。
要知道,暗物质构成一直是天体物理学的头号谜题。 为终结这场争议,KATRIN实验应运而生。
这个位于德国西南部的“超级装置”总长超70米,核心是一台巨型静电光谱仪,堪称人类工程学与物理学的双重奇迹。
实验团队以氚为“诱饵”,通过捕捉其β衰变释放的电子能量,间接推算中微子性质。
按照理论预测,若惰性中微子存在并与活性中微子混合,电子能谱末端会出现特征性“扭结”。
在2019至2021年的259天有效运行中,探测器记录了3600万个电子数据,测量精度达到百分之几的量级,几乎完全屏蔽了背景噪声干扰。
但结果却出乎意料的“平静”,电子能谱平滑无异常,没有任何惰性中微子存在的迹象。
这一“零结果”并非孤证,同期发表在《自然》的美国费米国家加速器实验室实验。
法国STEREO合作组的反中微子研究也证实,核反应堆的通量异常源于核数据不确定性,而非惰性中微子。
“KATRIN封锁了高质量区间,STEREO堵住了低质量缺口,轻惰性中微子的生存空间已被完全压缩。”
马克斯·普朗克核物理研究所研究员蒂埃里·拉塞尔直言。 这场“一无所获”的狩猎,反而让物理学界的探索更加聚焦。
随着eV级轻惰性中微子被排除,此前的“中微子异常”谜团更显扑朔迷离。
但科学家并未止步,中国江门中微子实验(JUNO)在2025年底发布首个成果,以1.5-1.8倍于此前的精度证实“太阳中微子偏差”,为新物理探索提供了重要线索。