我喜欢推理，杏2系列不管是管家干的，还是马斯塔德上校在图书馆拿着烛台干的。

但我更喜欢科学之谜。

 

最近，在费米国家加速器实验室(Fermi National Accelerator Laboratory，简称Fermilab)进行研究的科学家们宣布了一项真正令人困惑的测量结果。它涉及到一种叫做中微子的亚原子粒子，杏耀YL它是微观世界的幽灵，能够在没有相互作用的情况下穿过地球。那是在我们开始讨论那些奇怪的东西之前。

 

 

由科学家米尼布恩(MiniBooNE)合作完成的这项最新测量，可能预示着一种新中微子的发现，这种中微子可能是暗物质的来源——这是现代天文学中最紧迫的难题之一。但要理解这一切是如何联系在一起的，你需要了解中微子的历史，这是一个令人着迷的故事，它的曲折会让阿加莎·克里斯蒂(Agatha Christie)头晕目眩。

 

奥地利物理学家沃尔夫冈·泡利于1930年首次提出中微子的存在。我们现在知道，中微子只有通过所谓的“弱力”才能相互作用，这种弱力是在比原子还小的距离上产生影响的力中最弱的一种。中微子是在核反应和粒子加速器中产生的。

 

1956年，由美国科学家克莱德·考恩(Clyde Cowan)和弗雷德里克·莱恩斯(Frederick Reines)领导的一组物理学家首次观测到了幽灵粒子。因为他们的发现，雷恩斯与他人分享了1995年的诺贝尔物理学奖。(考恩在获奖前去世。)

 

在过去的几十年里，有三种不同的中微子被发现，它们现在被称为“味道”。每种中微子的味道都是独特的，就像你童年时吃过的香草、草莓和巧克力那不勒斯冰淇淋。中微子的真正味道来自它们与其他亚原子粒子的联系。有电子中微子、介子中微子和中微子，它们分别与电子、介子和中微子相连。电子是原子内部常见的粒子，而介子和tau是电子的不稳定表亲。

 

中微子的每一种味道都是不同的，两者(在本例中是三种)永远不会相遇。至少看起来是这样。

 

在20世纪60年代和70年代，一个谜团出现了……可以说是中微子之谜。美国研究人员雷蒙德·戴维斯(Raymond Davis)和约翰·巴呼(John Bahcall)试图计算和测量太阳周围最大核反应堆产生中微子(特别是电子中微子)的速度。当预测和测量结果进行比较时，结果不一致。实验人员戴维斯发现，电子中微子的数量只有理论学家巴call预测的三分之一左右。

 

那个特别的实验令人瞠目结舌。戴维斯用一个奥林匹克游泳池大小的容器，装满了标准的干洗液来检测中微子。他们的想法是，当来自太阳的中微子击中干洗液中的a氯原子时，这些氯原子就会变成氩。戴维斯会等上几周，然后试着提取氩。他预计大约有10个氩原子，但他只发现了3个。是的，你没看错，只有三个原子。

 

除了实验难度外，Bahcall所做的计算具有挑战性，而且对太阳的核心温度极为敏感。太阳温度的微小变化改变了应该产生中微子数量的预测。

 

其他的实验证实了Bahcall和Davis观察到的差异，但是考虑到他们尝试的难度，我很确定他们中的一个犯了一个错误。计算和测量都非常困难，但我错了。

 

另一个差异让研究人员感到困惑。当宇宙射线从外层空间射入我们所呼吸的空气时，地球大气层就会产生中微子。科学家们非常有信心地知道，当这种情况发生时，μ子和电子中微子的生成比例是2比1。然而，当这些中微子被测量时，发现介子和电子中微子的比例是1比1。再一次，中微子让物理学家感到困惑。

 

神秘的中微子来自太阳和宇宙射线从太空解决了1998年,当日本的研究人员使用一个巨大的地下水箱50000吨水研究比μ介子和电子中微子在大气中创建12英里以上,同比比创造了地球上的另一边,约8000英里远。通过使用这种聪明的方法，他们发现中微子在旅行时改变了它们的身份。例如，在Davis-Bahcall难题中，来自太阳的电子中微子正在转变成另外两种口味。

 

中微子改变口味的现象，很像香草变成草莓或巧克力，被称为中微子振荡。这是因为中微子不只是改变它们的身份并停止。相反，如果给它们足够的时间，这三种中微子会不断地交换它们的身份。2001年在安大略省萨德伯里进行的一项实验证实了中微子振荡的解释，并进一步澄清了这一解释。

 

如果你觉得这个故事令人眼花缭乱，我们才刚刚开始。多年来，中微子带来的惊喜超过了清扫周的肥皂剧。

 

随着中微子振荡现象的确立，科学家们可以利用粒子加速器对其进行研究。他们可以制造中微子束，并记录它们从一种味道到另一种味道的变化速度。事实上，整个中微子振荡行业都在研究这一现象，全球各地的加速器都在研究这一现象。中微子研究的旗舰实验室是我自己的费米实验室。

 

第四个味道?

 

2001年在洛斯阿拉莫斯实验室进行的一项名为LSND(液体闪烁中微子探测器)的合作研究脱颖而出。他们的测量结果与公认的三种不同口味的中微子并不相符。为了让他们的研究结果有意义，他们需要假设存在第四种中微子。这不是一种普通的中微子。它被称为“无菌中微子”，这意味着，与普通中微子不同，它感觉不到弱力。但它确实参与了中微子振荡…中微子味道的变化。它可能很重，这意味着它是暗物质的理想候选者。

 

所以这将是一个很酷的观察，但许多其他中微子实验不同意他们的观点。事实上，LSND的结果是一个异常值——如此奇特，以至于它通常不用于中微子物理的元分析。

 

现在我们来看看费米实验室的米尼布恩实验最近的测量结果。这个名字来源于“助推器中微子实验”。它使用一种叫做“助推器”的费米加速器来制造中微子。“迷你”来自于这样一个事实:当它被建造时，一个更大的后续实验被设想出来。

 

MiniBooNE的科学家发现，他们的数据实际上支持LSND测量，而且，如果他们将数据与LSND数据结合起来，测量的统计强度足以宣称发现了……可能是无菌中微子。

 

但另一个事实是，许多其他实验与LSND(现在是MiniBooNE)实验完全不同。这是怎么回事?

 

就像他们说的，这是个好问题。可能是LSND和MiniBooNE的研究人员只是发现了其他实验没有发现的东西。或者可能是LSND和MiniBooNE都做了一个错误的发现。也有可能是这两种特殊的实验仪器在某些方面很敏感，而其他的则不然。一个重要的参数是中微子产生的地方和被探测到的地方之间的距离相对较短——只有几百米，或者几个足球场的仪器长度。中微子需要时间来振荡，如果它们在运动，这就转化为距离。许多中微子振荡实验的探测器都位于几百英里之外。也许重要的振荡发生得很快， 杏耀娱乐防劫持教学，所以一个近距离探测器是至关重要的。

 

让问题更加复杂的是，LSND和MiniBooNE的合作，尽管相隔了十多年，涉及的是一些相同的人。因此，他们仍有可能重复同样的错误。或者表现出同样的才华。这很难确定。

 

那么，我们如何解决这个问题呢?我们如何找出谁是对的?这就是科学， 杏耀娱乐生财 ，在科学中，测量和复制赢得了争论。

 

这是个好消息。考虑到费米实验室选择发展其研究中微子的能力，不是一个，而是三个不同的中微子实验正在运行或正在建设中，中微子的产生和检测点之间的距离很短。一个是MicroBooNE (MiniBooNE的一个较小版本，使用不同的技术)，另一个是ICARUS(成像宇宙和罕见的地下信号)，第三个是SBN(短基线中微子)。在技术能力方面，所有这些实验都远远优于MiniBooNE和LSND，因此研究人员希望在未来几年的时间尺度上，他们能对无菌中微子这一课题做出明确的表述。

 

那么，最终的答案是什么呢?我不知道——这就是研究的问题……在你知道之前，你是完全困惑的。但是，我所知道的是，这是一个迷人的谜，有更多的惊喜和陷阱。我敢肯定，即使是夏洛克·福尔摩斯也会感到困惑。