神秘“暗区”能否解释令人困惑的中微子谜题?(3)
太阳和大气都很复杂,因此LSND实验特别选择了另一个中微子源,来寻找中微子型态变换的更明确证据。研究人员很快取得了进展。“我们差不多每个星期都会发现一个可能的证据,”路易斯说道。1995年,《纽约时报》在头版刊登了一篇报道,讲述了该实验如何搜寻发生型态变换的中微子。
LSND实验的批评者指出,探测器可能会带来误差,自然界的中微子源也可能产生干扰。即使是那些支持中微子振荡观点的科学家,也不相信LSND的数据,因为推断出来的振荡速率超过了太阳中微子和大气中微子所暗示的速率。太阳和大气的数据表明,中微子只在三种已知的“味”之间振荡;如果加上第四种中微子——惰性中微子——的话,就更符合LSND的数据。惰性中微子的得名,是因为它们不与引力以外的基本力发生相互作用,从而无法被检测到。
在20世纪90年代末和21世纪初,一系列中微子振荡实验——萨德伯里中微子观测站(SNO)、超级神冈探测器(Super-K)和KamLAND——的结果都支持三中微子振荡模型,一些参与实验的研究人员因此获得了诺贝尔奖。另一方面,假想的第四种中微子依然覆盖着一层神秘的面纱。
哈佛大学的中微子物理学家卡洛斯·阿奎勒斯-德尔加多设计了一些新的理论,试图解释错综复杂的中微子测量数据追逐异常者
异常现象经常在实验中突然出现,然后在进一步的研究中消失,因此许多研究人员一开始会忽略它们。不过,麻省理工学院的珍妮特·康拉德教授却是一位“骄傲的追逐异常者”,十分重视各种异常的现象。她说:“我们并不介意混乱。事实上,我们很喜欢。”
当康拉德在1993年完成博士学位时,大多数粒子物理学家都在研究对撞机,试图通过粒子的撞击,在碎片中发现出新的粒子。一些美丽的、无所不包的理论,比如超对称理论,预言了标准模型中所有的粒子都有一整套镜像粒子;但对于微妙的中微子振荡而言,情况却截然不同。尽管如此,康拉德还是对LSND实验的结果产生了兴趣,并决定继续研究下去。“我想要大自然和我对话;我不想告诉大自然该怎么做,”她说道。
20世纪90年代末,康拉德和同样热衷于异常现象的同事来到LSND探测器内部,小心翼翼地抽出超过1000个琥珀色传感器,抹掉黏稠的油之后,将它们安装在一个新的中微子探测器上。这个新探测器有三层楼高,位于费米实验室,被他们“MiniBooNE”。“我们有瑜伽垫,可以让你躺在脚手架上往上看,”康拉德说,“这就像一个由琥珀色月亮组成的宇宙。哇,真是太美了。”
这个LSND实验增强版收集了从2002年到2019年的数据。经过长达五年的运行,MiniBooNE实验开始观察到类似的异常中微子振荡率,表明LSND的结果并非偶然,而且可能存在一种超轻的中微子。