费米实验室首次探测到中微子相互作用 人类向破解暗物质之谜迈进了一步

根据我们目前对中微子的理解，在 A 点和 B 点探测到的中微子数量和类型应该是相同的。然而，各种中微子实验都观测到，在与B点相对应的距离上，中微子的数量和类型出现了异常。短基线近探测器（Short-Baseline Near Detector）和第二个名为ICARUS的探测器被分别放置在A点和B点，以寻找这种非标准振荡。资料来源：费米实验室萨曼莎-科赫（Samantha Koch）。

费米实验室短基线近探测器（SBND）的科学家们达到了一个重要的里程碑--他们探测到了实验中的首次中微子相互作用。

SBND是费米实验室短基线中微子计划的最后一部分，该计划有来自巴西、西班牙、瑞士、英国和美国的250多名科学家参与。该探测器位于费米实验室的中微子束源附近，每天可观测到约7000次中微子相互作用，比任何其他类似探测器都要多。

目前，已知中微子有三种类型：muon, electron, tau。值得注意的是，它们在传播过程中会在这些类型之间摆动。SBND 的主要任务是研究这些振荡，并有可能找到一种新的"无菌"中微子类型的证据，这可能会开启一个隐藏的新物理学领域。

短基线近距离探测器和 ICARUS 分别是短基线中微子计划的近距离和远距离探测器。资料来源：费米实验室

由 Vitaly Kudryavtsev 教授和 Rhiannon Jones 博士领导的谢菲尔德大学团队在开发 SBND 仪器和软件以读取和分析大量中微子信号方面发挥了关键作用。

Kudryavtsev教授说："如果我们在 ICARUS 中观测到的中微子数量少于我们根据 SBND 的观测结果所预期的数量，这将有可能为我们打开一扇通往新粒子和新现象的隐秘宇宙的窗口。然而，如果我们观测到的结果与预期没有任何差异，这将表明之前指向这些新现象的数据在数据解释或未评估的不确定性方面存在一些问题"。

除了有可能发现新粒子外，SBND 还将为深层地下中微子实验（DUNE）等项目提供重要数据，这是目前正在进行的另一项重大中微子实验。

短基线中微子探测器合作小组庆祝探测器开始以 100% 电压运行的时刻。图片来源：费米实验室

中微子本身可能会让人们了解物理学和宇宙学中最大的谜团之一：暗物质的本质。尽管几十年来人们一直在寻找大质量的暗物质粒子，但一直没有结果。不过，一些理论认为，类似中微子的轻粒子可能构成了这种难以捉摸的物质。

SBND物理联合协调人Andrzej Szelc说："理论家们设计了大量的暗部门模型，这些模型都是轻量级暗粒子，可以在中微子束中产生，SBND将能够检验这些模型是否属实。"

与中微子有关的其他进展是，水下观测站"深渊宇宙天体粒子研究"（ARCA）可能探测到了来自外太空的超高能中微子的证据。ARCA 在地中海下方 3500 米处运行。另外，欧洲核子研究中心一直在利用大型强子对撞机进行中微子实验。