50年后,中微子检测器终于捕获了难以捉摸的幽灵粒子

数十年来,科学家一直在努力捕获中微子 - 微型,几乎看不见的颗粒,这些粒子经过了所有事物,包括地球本身。现在,突破已经到来:使用午餐盒大小的探测器,研究人员终于在核反应堆内相互作用时捕获了这些类似幽灵的颗粒。微小的探测器,大发现:捕获难以捉摸的中微子中微子是[...]

来源:SciTech日报
图 1. CONUS+ 探测器在瑞士莱布施塔特反应堆内的位置和尺寸。图片来源:MPIK

几十年来,科学家们一直在努力捕捉中微子——一种微小的、几乎看不见的粒子,它们可以穿过一切物体,包括地球本身。

现在,突破已经到来:研究人员使用午餐盒大小的探测器终于捕获了这些幽灵般的粒子在核反应堆内相互作用时的情况。

微小探测器,大发现:捕捉难以捉摸的中微子

中微子是宇宙中最难以捉摸的粒子之一。每秒钟,大约有 600 亿颗来自太阳的射线穿过地球每平方厘米。由于这些粒子很少与物质相互作用,因此它们在地球上移动时没有任何阻力。

尽管科学家多年前就首次提出它们的存在,但花了几十年才成功观测到它们。由于中微子与周围物质的相互作用非常弱,探测中微子通常需要大量灵敏的设备。

现在,海德堡马克斯·普朗克核物理研究所(MPIK)的研究人员取得了突破:利用重量仅 3 公斤的探测器,CONUS+ 实验成功探测到了核反应堆产生的反中微子。

从发电厂到精密设备:CEvNS 的实际应用

CONUS实验最初在德国布罗克多夫核电站进行,但在2023年夏天,移至瑞士莱布施塔特核电站(KKL)。此次搬迁,以及 KKL 1 公斤锗半导体探测器的升级和理想的测量条件,使研究人员能够在这种环境中首次探测到一种称为相干弹性中微子核散射 (CEvNS) 的罕见过程。

图 2. 最近使用 CONUS+ 设置测量反中微子的结果。图片来源:MPIK

历史性首次:完全相干性检测反应堆中微子

打开新物理学之门:CONUS+ 的未来

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