深处的幽灵粒子是解锁量子重力的秘密

科学家正在深海潜入深海,研究宇宙最大的奥秘之一 - 量子重力。研究人员使用巨大的水下中微子望远镜KM3NET,正在观看类似幽灵的颗粒,这些颗粒可能是将非常大的物理学结合起来的关键。通过分析中微子如何振荡或不振动 - [...]

来源:SciTech日报
KM3NeT/ORCA 探测器中模拟事件的可视化。图片来源:KM3NeT(CC BY-NC 4.0)

科学家们正在潜入深海,研究宇宙最大的奥秘之一——量子引力。

使用大型水下中微子望远镜 KM3NeT,研究人员正在观察类似幽灵的粒子,这些粒子可能掌握着统一超大和极小物理学的关键。通过分析中微子在太空之旅中如何振荡(或不振荡),他们正在寻找退相干的微妙迹象,这是量子引力的一种可能效应。

一个微小的粒子和一个大的物理难题

量子引力是物理学中缺失的一环:这一理论可以将描述大尺度宇宙的广义相对论与控制最微小粒子行为的量子力学结合起来。这个长期谜题的一个可能的关键可能是中微子,一种微小的电中性粒子,它几乎不可见,因为它几乎从不与物质相互作用。每秒有数万亿次的东西穿过你的身体而不留下任何痕迹。

中微子

由于中微子相互作用很少,因此它们很难被检测到。但偶尔,中微子会与某些物体发生碰撞,比如海底深处的水分子。当这种情况发生时,它会产生一种微弱的蓝光,称为切伦科夫辐射,可以被 KM3NeT 等敏感探测器检测到。

在地中海深处,KM3NeT 使用巨大的 3D 光学模块阵列和悬浮在水中的光传感器来检测中微子。这些传感器捕捉到中微子与水相互作用并产生快速移动的带电粒子时产生的微弱切伦科夫辉光。图片来源:KM3NeT 协作

KM3NeT:幽灵粒子深海望远镜

但探测中微子只是第一步。为了探测量子引力,研究人员还寻找这些粒子受到“退相干”现象影响的微妙迹象,这可能是我们目前无法理解的物理学线索。

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