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2014年10月3日 星期五
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中大港大覓「暗物質」邁重要一步


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■中大及港大的研究團隊在大亞灣遠端實驗室的反中微子探測器模型前合照。 中大供圖

組「國際大亞灣合作組」 將「惰性中微子」質量範圍收窄

香港文匯報訊(記者 高鈺)中文大學及香港大學的科研人員與來自世界各地超過200位科學家組成的「國際大亞灣合作組」,正進行全球最頂尖的中微子振盪實驗。合作組昨發表最新突破性發現,就一種新型的「惰性中微子」(Sterile neutrino),首次確實地將其質量範圍(mass range)收窄,向未來探測有關粒子的存在邁進一大步!而「惰性中微子」被很多科學家視為是「暗物質」(Dark matter)的一種,若能成功搜尋並發現其跡,將對人類所認知的宇宙學及粒子物理的標準模型帶來革命性的改變。

發現刊國際期刊 列特選文章

有關發現獲刊登於權威國際期刊《Physical Review Letters》上,並被選為編輯推薦之特選文章,彰顯重要性。

大亞灣中微子振盪實驗自2004年籌劃,團隊包括六個地區和國家超過200位科研人員,由中大物理系教授朱明中任首席研究員、港大中大多人組成的香港實驗組,一直積極參與其中。有關實驗的國際合作組昨發表最新結果,針對理論中的基礎粒子「惰性中微子」,確認在實驗中可搜索的質量範圍10-3 eV2至0.3 eV2,找不到其存在,意味了將「惰性中微子」的實際質量於有關範圍排除,大大收窄探測範圍。

比其他三種中微子更難測

根據科學家的假設,「惰性中微子」是一種帶質量而鮮與物質發生反應的粒子,與已知的其他三種中微子(電子類、渺子類、陶子類)不同,不參與「弱相互作用」,因此被形容為「惰性」,也比其他三種中微子更難以探測。根據科學家理論,這種新型中微子與已知的前三種中微子之間存在荂u振盪」現象,即它們能由其中一種轉化成另一種,而這個過程會導致各種類型的中微子在數量上出現變化。

在有關基礎上,是次大亞灣實驗憑茪賒荌的踳T度的中微子探測器所收集的電子類中微子數據,把測量出的數量與理論模型作直接比較,以驗證惰性中微子的狀況。結果顯示,在上述質量範圍惰性中微子並不存在,意味惰性中微子質量只可能大於0.3 eV2或小於10-3 eV2,為未來進一步的探測實驗提供重要基礎。

助探究宇宙如何形成

天文學家及宇宙學家通過精密計算,已確認宇宙間存在超大量看不到亦難以探測到的「暗物質」,佔整個宇宙總質量約四分三,而「惰性中微子」被普遍視為很可能是「暗物質」的一種。是次大亞灣實驗組的發現,為證實這種粒子的存在踏出重要一步,對探究宇宙的形成,以及基礎粒子物理帶來極重要的啟示。

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