W&M的物理学家帮助关闭了超光速中微子的大门
6月8日,William & 玛丽的Patricia Vahle向科学界发表了讲话,概述了中微子研究的最新消息。
她的第一个课题报告了与中微子振荡有关的最新和最精确的测量结果——这些亚原子粒子的“味道”在飞行过程中的变化。第二个主题保证爱因斯坦仍然是正确的,物理定律不需要重写——中微子的速度不会超过光速。
瓦勒是威廉与玛丽学院的助理教授,他是该学院从事MINOS(伊利诺斯州费米国家加速器佳博体育的长基线中微子实验)工作的粒子物理学家团队中的一员。W&M物理系从事MINOS的其他成员包括助理教授Michael Kordosky, Cornelia B. Talbot任期杰出副教授Jeffrey Nelson和研究生Alena Devan。
中微子速度的结果重申了爱因斯坦狭义相对论的基本原理,即没有什么能比光速更快。去年10月,当欧洲中微子实验OPERA的科学家们报告说,他们观察到中微子的速度略快于光速时,这个常数受到了质疑。
“OPERA的原始结果之所以如此吸引人,是因为爱因斯坦的相对论告诉我们,没有什么能比光速更快。所有的现代物理学都是基于相对论的思想,”瓦勒解释说。“因此,发现一个移动速度超过光速的粒子将是非常戏剧性的。我们真的必须思考相对论是如何影响我们所知道的一切的,我们的解释也会改变。”
OPERA的结果后来被发现是由硬件错误引起的,但这一声明的影响令人震惊,足以促使世界各地的中微子实验者对中微子的速度进行双重和三重检查。Vahle解释说,MINOS的科学家们从7年的研究中计算了他们的飞行时间数字,他们的结果重申了普遍认为中微子以光速或非常接近光速的速度行进的观点。
她说:“我们的测量显示,如果中微子以光速传播,它们到达的时间比我们预计的要早15纳秒,但我们测量的误差范围是31纳秒,这意味着我们的测量结果与以光速传播的中微子是一致的。”
她说,来自OPERA和所有其他与CERN相关的中微子实验的科学家正式提交了修订后的发现,报告了中微子以光速飞行的时间,与MINOS的发现一致,valle说,并补充说OPERA的误差幅度比MINOS的测量结果更小。
她指出,MINOS的数据很重要,因为MINOS是一个类似于OPERA的实验,至少就中微子速度测量而言。MINOS和OPERA的中微子束都在地下穿过数百英里的岩石。
“在MINOS,我们在费米佳博体育制造自己的中微子束,”她解释说。“我们在一公里外有一个近距离探测器,在735公里外有一个远距离探测器。它在明尼苏达州北部,在地下半英里。”
对中微子以光速或接近光速(但不超过光速)运动的多重验证将焦点带回中微子振荡,这是valle在6月8日会议上的另一个主题。
她解释说:“MINOS的建立是为了寻找一种我们称之为μ子中微子的中微子,它在传播过程中会变成另一种类型的中微子。”类型的变化,也被称为“口味”,被称为振荡。valle解释说,理解三种中微子之间的振荡是理解中微子行为的关键。她在费米佳博体育的演讲概述了中微子振荡中最新和最精确的测量结果,并阐述了中微子振荡的次级模式的证据。
“我们寻找μ子中微子消失。我们认为介子中微子正在转变为τ中微子。我们看不到tau中微子,但我们可以看到μ中微子消失,”她解释道。“但也有一种小的振荡模式,这些μ子中微子变成了电子型中微子。这可能是我们将展示的更现有的结果之一,至少是向物理界展示的结果。”
瓦勒说,虽然她很荣幸能在费米佳博体育发表演讲,但“这有点喜忧参半。它迫使你思考你到底做了什么,把故事写好,把故事放在一起,这样你就可以向别人解释了。在准备结果和展示结果之间的很短时间内,要把所有的东西都放在一起,这需要做很多工作。这有点压力。”