欧核中心新探测器有望捕获中微子

对撞机会产生大量中微子，但这些中微子从未被探测到，现在这一局面将发生改变。据欧洲核子研究中心（CERN）官网17日报道，CERN“向前搜索实验”（FASER）的新探测器FASERν最近获批，它将安装在该实验主探测器前端，有望探测到对撞产生的中微子，开启中微子物理学新纪元。

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FASER实验艺术图。图片来源：CERN官网

自1956年在核反应堆内首次观测到中微子以来，科学家已从太阳、大气及地球等诸多来源探测到中微子，但遗憾的是从未在粒子对撞机内检测到。大多数对撞机内的中微子能量极高，而我们对高能中微子的相互作用所知甚少，因此，在对撞机内产生的中微子或能为中微子研究带来新启示。

FASER于今年初获批，旨在搜索光和弱相互作用粒子（如暗光子等）。FASER将位于大型强子对撞机（LHC）内超环面仪器实验（ATLAS）下游约480米处，这是探测中微子的理想位置，但该实验主检测器无法探测中微子。

FASER实验共同发言人杰米·博伊德解释说：“由于中微子与物质的相互作用非常微弱，因此，我们需要一个包含大量物质的标靶才能成功探测到它们。FASER主探测器没有这样的标靶，无法探测到中微子。FASERν恰好可以‘大显身手’。它由乳胶薄膜和钨板组成，可充当标靶和检测器，观察中微子的相互作用。”

FASERν长1.35米、宽25厘米、高25厘米，重1.2吨，远小于目前主要的中微子探测器——日本“超级神冈”探测器重5万吨；南极“冰立方”探测器的体积达到1立方千米。

FASER合作组估计，FASERν在运行期间可探测到2万多个中微子。这些中微子的平均能量介于600吉电子伏特（GeV）到1太电子伏特（TeV）之间。中微子共有3种类型：电子中微子、μ子中微子和τ子中微子。合作组预计可探测到这3种中微子的数量分别为1300个、2万个和20个。

博伊德说：“这些将是能量最高的人造中微子，在LHC内探测到并研究它们是粒子物理学的一个里程碑，使研究人员能在中微子物理学领域进行互补测量。FASERν还将为未来的对撞机中微子计划铺平道路，这些计划得到的结果将为建造更大中微子探测器提供参考。”

据悉，LHC计划于2021年5月重启，FASERν探测器将于此次重启前安装，并在LHC本次运行期间收集数据。

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