圖說：當一箇中微子與MiniBooNE探測器箱內的原子核發生相互作用時，就會產生光粒子，而該箱內圖示意圖展現了用來捕捉光粒子的光電探測器陣列。
據美國物理學網6月5日消息稱，美國能源部（DOE）下屬的阿貢國家實驗室（Argonne National Laboratory）和費米國家加速器實驗室（Fermi National Accelerator Laboratory）的科學家們在對八年前採集的數據進行分析的基礎上，取得了一個潛在的突破性發現，該成果今年4月發表在《物理評論快報》（Physical Review Letters）雜誌上。
早在2002年，費米實驗室的科學家們啟動了一個名為“助推器中微子實驗”（Booster Neutrino Experiment, 簡稱MiniBooNE）的項目，目的是進一步瞭解關於中微子——一種非常輕的中性基本粒子——與物質的相互作用。最近在對2009年到2011年間的實驗數據進行復查後，他們首次發現有直接證據表明單一能量的中微子（具有確定能量的中微子）具有的能量足以產生一個μ介子。
中微子的質量非常小，並且只受到微弱亞原子力量的影響，所以它們很少與物質發生相互作用。也正因為中微子的飄忽不定、難於捕捉，科學家們被迫運用由大量粒子組成的粒子束。他們將若干粒子束射向探測器中的原子核，希望其中的中微子會與目標物質發生碰撞。
參與發現單一能量中微子的科學家、阿貢國家實驗室的物理學家喬·格蘭奇（Joe Grange）指出：“伴隨採用這些大型粒子束隨之而來的麻煩是，中微子的能量類型廣泛而多樣，甚至有些難以預測。這就為我們充分解讀這些數據造成了困難。”而該次的新發現有助於解決實驗中的這個問題。
在費米實驗室中，科學家們意識到有單一能量的中微子從其附近的中微子光束線中釋放出來，於是他們決定再次研究MiniBooNE的實驗數據，力圖摸清實驗期間是否出現這類中微子。果不其然，對MiniBooNE數據的分析顯示，有成千上萬次中微子與原子核相互碰撞的證據，而這些中微子起始時都具有等量的能量——236兆電子伏特（mega-electron-volts）。
在MiniBooNE實驗期間，另一個實驗的質子吸收器中生成的一種名為K中介子的粒子衰變成了名為μ介子和μ子中微子的粒子。然後，μ子中微子就移動至MiniBooNE探測器。因為K中介子衰變時處於休眠狀態，並且它們只衰變成兩種粒子，所以所有中微子在MiniBooNE探測器中與原子核碰撞前都具有相同量的初始能量。
格蘭奇介紹道：“這一發現不僅可以增進我們對中微子與物質相互作用的理解，而且還能計劃在未來的實驗中利用它們之間的相互反應來尋找新的物理過程。”引導這一衰變過程、讓其成為用於實驗的中微子來源，就能消除中微子能量的不確定性，從而使我們的分析更簡單、更有效。
除了有助於改善未來的實驗設置外，這些數據還能幫助科學家瞭解當原子核被中微子狂轟濫炸時的特性與表現，從而有利於他們改進粒子交互作用模型。這一發現在實驗方面的意義還在於，它可以幫助科學家們尋找理論假設中的惰性中微子——一種只與引力發生相互作用、而對弱力無反應的中微子。
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