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帕特里夏·瓦勒(Patricia Vahle)因创新的中微子振荡研究被任命为美国科学院院士

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新院士: 帕特里夏·瓦勒(Patricia Vahle)是威廉与玛丽物理系最近被任命为美国物理学会会员的成员。Stephen Salpukas摄

美国物理学会任命威廉与玛丽物理学家帕特里夏·瓦勒为2020年美国物理学会院士。

valle是该大学物理系的教授,被APS粒子与场部门提名,“因为他在使用MINOS和NOvA实验测量中微子振荡方面做出了重要贡献。”她成为了第21位获得这一殊荣的威廉玛丽物理学家,包括荣誉退休、兼职和研究人员。

“我很荣幸我的工作得到这样的认可,”瓦勒说。“我很幸运能做自己喜欢的工作,也很幸运能与一群聪明而敬业的科学家合作。

MINOS和NOvA是在伊利诺斯州巴达维亚的美国能源部费米佳博体育进行的实验。和费米佳博体育的大部分工作一样,这两个实验都集中在中微子的研究上。瓦勒解释说,中微子是自然界的一种基本粒子,“这意味着我们不能把它们分开,在里面找到更小的东西。”了解这些数量多得令人难以置信的亚原子粒子——它们是宇宙中最丰富的物质粒子——可以为许多令人困惑的问题打开大门。

“我们希望中微子能帮助我们理解最存在的问题之一,为什么我们在宇宙中看到的一切都是由物质而不是反物质组成的。早期宇宙的物理学应该使物质和反物质的比例相等,”她说。“反物质都到哪里去了?”或者更有趣的是,为什么物质和反物质没有湮灭,只留下能量?”

中微子有许多特性,这使得它们的研究具有挑战性。首先,它们很少与任何东西互动。一群蚊蚋在梯子上飞行,可能比每秒无数个中微子在珠穆朗玛峰上飞行还要多。更糟糕的是:中微子有相应的反粒子,被称为反中微子。而且,中微子有三种已知的“口味”——μ子、tau和电子。但是中微子不会一直保持一种状态;它们从一种口味变化到另一种口味。

瓦勒专门研究中微子振荡。MINOS和NOvA都是中微子振荡实验。两者的相似之处在于,它们发送一束中微子,穿过500英里的地球,到达一个遥远的探测器。MINOS于2016年下线。NOvA是它的继承者,更大,更敏感。

valle说:“通过MINOS,我们能够测量两个中微子的质量差异,并确定这些中微子混合的程度。”“NOvA建立在MINOS的知识和实验中开发的技术之上。”

新星也看到了一个升级的光束,发射出两倍数量的中微子。她解释说,NOvA使她和其他物理学家能够更有效地识别电子中微子。

瓦勒说:“因此,NOvA不仅看到中微子正在改变味道,而且我们可以看到介子型中微子转变为电子型中微子的频率,我们也可以对反中微子做同样的事情。”“通过比较这两种速率,我们希望了解粒子和反粒子之间的对称性是否在中微子振荡中被打破。如果它被打破了,我们可能就解开了解释所有反物质去向的第一块拼图。”

瓦勒和其他几位威廉与玛丽物理学家的中微子研究得到了美国国家科学基金会的支持。2018年,她被选为NOvA实验的联合发言人。在这个职位上,她经常有机会向包括政府官员、民选官员和更关键的K-12学生在内的大多数外行听众解释实验所能做到的科学——以及投资基础研究的重要性。