欧核中心新探测器有望捕获中微子

FASER 实验艺术图。图片来源：CERN 官网

　　科技日报北京 12 月 19 日电 （记者刘霞）对撞机会产生大量中微子，但这些中微子从未被探测到，现在这一局面将发生改变。据欧洲核子研究中心（CERN）官网 17 日报道，CERN“向前搜索实验”（FASER）的新探测器 FASERν最近获批，它将安装在该实验主探测器前端，有望探测到对撞产生的中微子，开启中微子物理学新纪元。

　　自 1956 年在核反应堆内首次观测到中微子以来，科学家已从太阳、大气及地球等诸多来源探测到中微子，但遗憾的是从未在粒子对撞机内检测到。大多数对撞机内的中微子能量极高，而我们对高能中微子的相互作用所知甚少，因此，在对撞机内产生的中微子或能为中微子研究带来新启示。

　　FASER 于今年初获批，旨在搜索光和弱相互作用粒子（如暗光子等）。FASER 将位于大型强子对撞机（LHC）内超环面仪器实验（ATLAS）下游约 480 米处，这是探测中微子的理想位置，但该实验主检测器无法探测中微子。

　　FASER 实验共同发言人杰米·博伊德解释说：“由于中微子与物质的相互作用非常微弱，因此，我们需要一个包含大量物质的标靶才能成功探测到它们。FASER 主探测器没有这样的标靶，无法探测到中微子。FASERν恰好可以‘大显身手’。它由乳胶薄膜和钨板组成，可充当标靶和检测器，观察中微子的相互作用。”

　　FASERν长 1.35 米、宽 25 厘米、高 25 厘米，重 1.2 吨，远小于目前主要的中微子探测器——日本“超级神冈”探测器重 5 万吨；南极“冰立方”探测器的体积达到 1 立方千米。

　　FASER 合作组估计，FASERν在运行期间可探测到 2 万多个中微子。这些中微子的平均能量介于 600 吉电子伏特（GeV）到 1 太电子伏特（TeV）之间。中微子共有 3 种类型：电子中微子、μ子中微子和τ子中微子。合作组预计可探测到这 3 种中微子的数量分别为 1300 个、2 万个和 20 个。

　　博伊德说：“这些将是能量最高的人造中微子，在 LHC 内探测到并研究它们是粒子物理学的一个里程碑，使研究人员能在中微子物理学领域进行互补测量。FASERν还将为未来的对撞机中微子计划铺平道路，这些计划得到的结果将为建造更大中微子探测器提供参考。”

　　据悉，LHC 计划于 2021 年 5 月重启，FASERν探测器将于此次重启前安装，并在 LHC 本次运行期间收集数据。