神秘“暗区”能否解释令人困惑的中微子谜题？(2)

　　物理学家被迫追溯之前的实验结果；他们一直在反复思考，试图了解混乱的暗示和不完整的结果背后是什么。近年来，他们设计出了比惰性中微子更为复杂的新理论，但如果这些理论是正确的，那物理学将彻底改变——同时解决中微子振荡数据异常和其他物理学重大谜团。尤其重要的是，新模型假定额外的较重中微子可以解释暗物质。目前，我们还没有观测到隐藏在星系之中的暗物质。据估计，暗物质在宇宙构成中所占的比例是常规物质的4倍以上。

　　近日，位于美国芝加哥附近的费米国家加速器实验室公布了MicroBooNE实验的4项分析结果。根据这些结果，再结合南极冰立方中微子天文台（IceCube）的最新研究结果，科学家们认为，这些更复杂的中微子理论可能是正确的，虽然论证它们还需要很多努力。

　　阿奎勒斯-德尔加多表示，情况隐约已经有了变化，新的发现可能即将到来。

　　绝望的补救

　　1930年，沃尔夫冈·泡利提出了中微子假说，用来解释在放射性衰变过程中的能量消失。当时，他甚至将该假说称为“绝望的补救”。这些假想粒子既没有质量，也没有电荷，这使泡利怀疑是否能用实验来检测到它们。“这是任何理论家都不应该做的事情，”泡利在日记中如此写道。但在1956年，在一个与LSND类似的实验中，中微子的存在得到了证实。

　　然而，当物理学家对来自太阳的中微子（太阳是这种粒子的自然来源之一）进行检测，发现其数量不到恒星核反应理论模型预测的一半时，情况很快就陷入了混乱。到了20世纪90年代，中微子的古怪行为变得日益明显。不仅太阳中微子看起来神秘地消失了，当宇宙射线与上层大气碰撞时，落到地球上的中微子也消失了。

　　早些时候，意大利物理学家布鲁诺·庞蒂科夫提出了一个解决方案，认为中微子能够改变型态。与许多基本粒子一样，中微子有三种类型：电中微子、μ中微子和τ中微子。因此，庞蒂科夫认为，中微子在移动过程中可能会在这些类型之间变换，而不是消失。例如，太阳产生的一些电中微子可能会变成μ中微子，看起来就像消失了一样。随着时间的推移，理论物理学家们开始着重描述中微子如何根据能量和传播距离在不同类型之间的振荡，从而与来自太阳和宇宙的数据相匹配。

　　然而，中微子型态变换的概念让许多物理学家难以接受。只有当这三种中微子各自都是三种不同质量的量子力学混合物时，在数学上才能行得通；换句话说，型态变换意味着中微子必须具有质量。但粒子物理学的标准模型——描述已知基本粒子和力的方程组，已经得到许多验证——明确地认为中微子没有质量。