NOvA实验报告了反中微子振荡的有力证据
三年多来，参与NOvA合作项目的科学家们一直在观察一种名为中微子的粒子，它们在500英里的距离上从一种类型振荡到另一种类型。
现在，在今天于德国海德堡举行的中微子2018年会议上公布的一项新结果中，该合作组织宣布了使用反中微子的第一个结果，并发现了μ子反中微子振荡成电子反中微子的有力证据，这种现象从未被明确观察到。
William & 玛丽的NOvA联合发言人Tricia valhle说：“反中微子的第一个数据集只是一个令人兴奋的运行的开始。”“现在还为时尚早，但NOvA已经让我们对中微子和反中微子的许多奥秘有了新的认识。”
Vahle是William & 玛丽的物理学教授，也是NOvA的长期参与者，于3月21日成为NOvA的联合发言人。William & 玛丽在NOvA上有相当大的存在，甚至在Small Hall维护一个远程控制设施，以监控位于伊利诺伊州巴达维亚的实验。
除了Vahle之外，William & 玛丽项目的其他参与者还包括Jeff Nelson教授、博士后研究员Alex Radovic和研究生Marco Colo。
位于美国能源部费米国家加速器佳博体育的NOvA是世界上最长的中微子基线实验。它的目的是发现更多关于中微子的信息，中微子是一种幽灵般的、数量众多的粒子，在物质中穿行时几乎不留痕迹。
该实验的长期目标是寻找中微子和反中微子从一种类型（在这种情况下是μ子）转变为另外两种类型（电子或tau）的异同之处。精确测量中微子和反中微子的这种变化，然后对它们进行比较，将有助于科学家解开这些粒子所掌握的关于宇宙如何运行的秘密。valle解释说，反中微子是一种反物质。
“我们所知道的所有粒子都有一对反粒子对，”Vahle说。电子有正电子。有质子和反质子。有夸克和反夸克。反物质并没有那么神秘。这听起来有点神秘，但人们对它的理解相对较好。”
NOvA使用两个大型粒子探测器——一个较小的在伊利诺斯州的费米佳博体育，另一个大得多的在500英里外的明尼苏达州北部——来研究费米佳博体育的加速器综合体产生的粒子束，这些粒子束不需要隧道就能穿过地球。
这个新结果来自于NOvA对反中微子的首次探测，反中微子是中微子的反物质。NOvA于2017年2月开始研究反中微子。费米佳博体育的加速器产生了一束μ子中微子（或μ子反中微子），而NOvA的远距探测器是专门设计用来观察这些粒子在旅途中变成电子中微子（或电子反中微子）的。
如果反中微子没有从介子型振荡到电子型，科学家们预计在第一次运行中，在新星远探测器中只会记录到五个电子反中微子候选者。但当他们分析数据时，他们发现了18个，这为反中微子经历这种振荡提供了强有力的证据。
“反中微子比中微子更难制造，而且它们不太可能在我们的探测器中相互作用，”费米佳博体育的彼得·沙纳汉（Peter Shanahan）说，他是新星合作项目的联合发言人。“这第一个数据集只是我们目标的一小部分，但如果反中微子没有从介子类型振荡到电子，我们看到的振荡事件的数量远远大于我们的预期。它证明了费米佳博体育的高能粒子束对我们研究中微子和反中微子的能力的影响。”
虽然人们知道反中微子会振荡，但在远距离上转变为电子反中微子的过程还没有被明确地观察到。位于日本的T2K实验宣布，它在2017年观察到了这种现象的迹象。新星和T2K的合作项目正致力于在未来几年对它们的数据进行综合分析。
美国能源部科学办公室高能物理副主任吉姆·西格里斯特说：“有了利用反中微子的第一个结果，NOvA已经进入了它的科学计划的下一个阶段。”“我很高兴看到这个重要的实验继续告诉我们更多关于这些迷人粒子的信息。”
NOvA新的反中微子结果伴随着其分析方法的改进，导致对中微子数据的更精确测量。从2014年到2017年，NOvA发现了58个介子中微子相互作用转化为电子中微子的候选者，科学家们正在利用这些数据进一步解开这些难以捉摸的粒子的一些最棘手的谜团。
NOvA科学计划的关键是比较电子中微子在远端探测器中出现的速率和电子反中微子出现的速率。对这些差异的精确测量将使NOvA实现其主要科学目标之一：确定三种中微子中哪一种最重，哪一种最轻。
中微子已经被证明是有质量的，但是科学家们还不能直接测量它的质量。然而，有了足够的数据，他们就可以确定这三颗行星的相对质量，这是一个被称为质量排序的难题。NOvA正在努力寻找这个问题的明确答案。参与该实验的科学家将在2019年之前继续研究反中微子，并在接下来的几年里最终从中微子和反中微子中收集到等量的数据。
约瑟夫·麦克莱恩对此有贡献。
