中微子質量順序問題研究新進展
來自美因茨物理學家的研究表明下一代中微子實驗可能很好找到中微子領域最為迫切的其中一個問題的答案。
（2020年2月25日）在現代物理學領域，最令人興奮的挑戰莫過於中微子質量順序的測定。來自約翰內斯·古騰堡·美因茨大學PRISMA+卓越研究群的物理學家們領導了一項新研究，這項新研究顯示中微子質量順序問題可能在不久的將來被最終解決， 而這有賴於兩項正在進行中的合作研究——南極的IceCube升級實驗和中國的江門中微子地下實驗（JUNO）。它們將會很快提供物理學家獲取中微子質量順序更加敏感且互為補充的數據。
中微子是基本粒子中的變色龍。中微子通過自然資源產生，例如在太陽內部或其它天體中，同時還大量存在於核電站中。然而，它們可以穿過普通的物體，例如實際上不受阻礙地穿過人類身體，而不留痕跡。這意味著為了觀察這些“幽靈粒子”的出現，需要運用大型探測器採用要求十分複雜的方法。
中微子分為三種類型:電子中微子、μ中微子和τ中微子。它們可以從一種類型轉變為另一種類型，這一現象被科學家稱為中微子振盪。可以通過觀察振盪模式來確定中微子質量。多年來，物理學家們一直在嘗試確定三個中微子中哪個最輕，哪個最重。邁克爾·玉木教授是一名物理學家，他在德國美因茨大學物理研究所工作,該大學位列德國精英集群，以精細物理、物質的基礎互相作用與結構為重要研究項目。邁克爾教授對“朱諾”實驗在中國的發展起重要推動作用,他表示:“我們相信,解決了這一問題將大大有助於我們收集中微子領域有關物質-反物質對稱性的長期數據。然後，我們希望利用這些數據，徹底弄清楚物質和反物質在大爆炸後為何沒有完全湮滅。”
全球合作取得一定成效
為解決中微子質量排序的難題，兩個大型實驗使用了截然不同但卻互補的辦法。塞巴斯蒂安·伯澤爾教授同樣也來自德國美因茨大學物理研究所，他研究中微子，對“冰立方”實驗貢獻巨大。他指出：“最明顯的方法是把兩個實驗的預期結果結合起來，”言出必行:在最新一期的《物理評論》中，來自“冰立方”和“朱諾”的研究人員合作發表了他們實驗的綜合分析。為此，作者將預測的實驗數據模擬為每個實驗的測量時間的函數。實驗結果的不同取決於中微子質量排序是順序還是逆序。接下來，物理學家們進行了統計檢驗，在檢驗過程中他們對兩個實驗的模擬結果進行了綜合分析。分析表明，這兩個實驗結合起來是可以預測出中微子質量的正確排序，甚至還可以排除錯誤排序。由於“朱諾”和“冰立方”觀測到的振盪模式在某種程度上依賴於中微子實際質量的排序，因此，聯合實驗比單獨的實驗更有助於辨明實驗結果。如此一來，這種聯合實驗會在3到7年的測量期內徹底排除中微子質量的錯誤排序。
“在這種情況下整體大於零件的總和（眾人拾柴火焰高）。”賽巴斯蒂安.珀瑟教授推斷道，“當開始解決剩下的中微子謎題時，我們會通過充足實驗性的方法來產生有效的證據。”
邁克爾.烏姆教授補充道“沒有任何實驗可以通過單打獨鬥取得成果，不管是冰立方的升級版Juno,還是當前運作的其它最新版本。而且實驗證明美因茨的中微子物理學家們通過共同協作取得了成果。”
冰立方和它的升級版
冰立方是世界上最大的微粒子探測器，於2010年12月製作完成並從那時起投入使用，用於收集來自太空的中微子數據。它的範圍巨大，能延伸至超過一千立方米冰域，並且恰好坐落在阿蒙森（蘇格蘭在南極的駐紮地）冰立方由86個電纜組成，每個電纜又由60個球狀的玻璃製品排列組成，電纜深度可達1.45-2.45km，這些球狀體由含有高敏度的光源感應器組成，並且可以探測到由中粒子反應產生的淡藍色切倫科夫光。現有的這5100個感應器將在升級中得到補充，會有額外700個新感應器補充進去，這樣會使它們在七連排鋪設方法上與另外一個距離更緊密。它們將被安裝在當前的探測器下方的1.6公里處，與此同時以低耗能方式增加探測工作的數量。
JUNO（江門地下中微子觀測臺）
JUNO探測器被建造出來的的意圖是-建立地下秘密實驗室，使其分佈在中國東南沿海岸兩個接收器之間50公里的地方。被接收器發射出的中粒子將會被以小閃光的形式（或組成方式）被登記，把液體閃爍晶體作為目標，使其分佈於探測器的中央。2萬噸透明石油就像被由直徑35米的含有丙烯酸的球狀體包含的液體一樣，表面被覆蓋著稠密排列的光感器包含。地下深處，JUNO正小心翼翼地盾守防護來自自然界的核反射現象和宇宙射線
1.Wikipedia百科全書
2.天文學名詞
3.QQ，Sylvia，之-uni-mainz
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