威廉和玛丽物理学家在费米佳博体育中微子视频中亮相
William & 玛丽物理学家在一段视频中解释了对神秘的、能改变味道的粒子中微子的最新研究。
“中微子很有趣，因为它们是宇宙中最丰富的粒子之一，”帕特里夏·瓦勒在视频中说。“因此，如果你想了解宇宙是如何诞生的，它是如何演变的，它的最终命运是什么，你需要了解中微子的特性。”
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这段名为“新星：探索中微子之谜”的视频是由美国能源部位于伊利诺伊州巴达维亚的费米佳博体育制作的。，致力于高能物理。瓦勒是威廉与玛丽大学的物理学助理教授，领导着参与NOvA实验的物理学家工作小组之一。
NOvA是最新的实验，目的是探测中微子振荡的奇怪的身份交换特性。瓦勒解释说，物理学家几十年前就知道中微子有三种不同的状态，或者说“味道”；物理学家将它们称为电子中微子、介子中微子和τ中微子。
中微子研究的一个具有挑战性的方面是它们在飞行过程中改变味道的特性。这种味道的变化被称为振荡，是新星和许多其他高能物理实验的主题。
valle解释说，NOvA对介子到电子的中微子振荡特别感兴趣。这项研究将告诉物理学家一个被称为θ 1-3的参数。该参数也是中国大亚湾核设施进行的另一项实验的焦点。
“大亚湾已经测量了θ 1-3的值，”她解释说。“但在NOvA，我们将以一种与大亚湾不同的方式来做，这种方式也将告诉我们有关中微子振荡的其他事情。”
科学家们希望新星能够揭示中微子的质量，中微子是一种非常轻的粒子，多年来一直被认为是完全没有质量的。瓦勒解释说，在复杂的中微子世界中，质量状态与风味状态有关，但并不是一对一的关系。
“在振荡实验中，我们间接测量了质量。我们不知道哪个中微子质量最大，哪个质量最小，”她说。“这有点难以解释，但我们测量的是质量的差异，而不是绝对质量。”
这个问题被称为中微子的“质量层次”，这也是NOvA设计要解决的问题之一。valle指出，质量等级可能是一个重要的概念，可以区分物理大统一理论的不同版本，这些模型试图调和自然的基本力量。
瓦勒说，她和NOvA的合作者希望能够理解中微子在电荷宇称（CP）变换下的行为。
物理学家们很兴奋，因为中微子之间的CP违反可能有助于解释物理学中最基本的问题之一：为什么宇宙中存在物质。
“在大爆炸之后，物质和反物质应该是等量的。然后物质和反物质应该相互湮灭，只留下能量，”瓦勒解释说。“因此，我们有一个由物质组成的宇宙，而我们周围却没有多少反物质，这是一个大问题。”
“夸克违反CP，但只是一点点，”瓦勒解释说。“在中微子领域有更大的空间来违反CP，人们对此感到兴奋。”
她补充说，夸克所表现出的CP违背是宇宙物质-反物质不对称现象的10万倍。
“我们有可能在中微子中找到这个问题的答案，”她说。“如果中微子违反CP，而且它们严重违反它，我们可能会得到这个问题答案的第一个线索。”
瓦勒说，她之所以被选中拍摄这段视频，只是因为她在正确的时间出现在了正确的地点。她是威廉和玛丽物理学家小组中的一员，参与了另一个被称为MINOS的中微子实验，并在十年前出现在费米佳博体育的视频中。
“他们只是记住了我的名字，然后联系了我，问我是否愿意为NOvA做点什么，”她说。“他们只是想让我下来，在视频中谈谈我为什么对NOvA感到兴奋，以及我作为一名中微子物理学家，希望从这个实验中学到什么。”
威廉和玛丽的物理系在中微子实验的参与方面很有代表性。威廉与玛丽大学被选为2012年国际中微子研讨会的主办方，这突显了该大学在当代中微子物理学领域的地位。7月的活动吸引了来自世界各地的150多名粒子物理学家来到威廉斯堡。
