歐核中心新探測器有望捕獲中微子

科技日報北京12月19日電 （記者劉霞）對撞機會產生大量中微子，但這些中微子從未被探測到，現在這一局面將發生改變。據歐洲核子研究中心（CERN）官網17日報道，CERN“向前搜索實驗”（FASER）的新探測器FASERν最近獲批，它將安裝在該實驗主探測器前端，有望探測到對撞產生的中微子，開啓中微子物理學新紀元。

自1956年在核反應堆內首次觀測到中微子以來，科學家已從太陽、大氣及地球等諸多來源探測到中微子，但遺憾的是從未在粒子對撞機內檢測到。大多數對撞機內的中微子能量極高，而我們對高能中微子的相互作用所知甚少，因此，在對撞機內產生的中微子或能為中微子研究帶來新啓示。

FASER於今年初獲批，旨在搜索光和弱相互作用粒子（如暗光子等）。FASER將位於大型強子對撞機（LHC）內超環面儀器實驗（ATLAS）下游約480米處，這是探測中微子的理想位置，但該實驗主檢測器無法探測中微子。

FASER實驗共同發言人傑米·博伊德解釋説：“由於中微子與物質的相互作用非常微弱，因此，我們需要一個包含大量物質的標靶才能成功探測到它們。FASER主探測器沒有這樣的標靶，無法探測到中微子。FASERν恰好可以‘大顯身手’。它由乳膠薄膜和鎢板組成，可充當標靶和檢測器，觀察中微子的相互作用。”

FASERν長1.35米、寬25釐米、高25釐米，重1.2噸，遠小於目前主要的中微子探測器——日本“超級神岡”探測器重5萬噸；南極“冰立方”探測器的體積達到1立方千米。

FASER合作組估計，FASERν在運行期間可探測到2萬多箇中微子。這些中微子的平均能量介於600吉電子伏特（GeV）到1太電子伏特（TeV）之間。中微子共有3種類型：電子中微子、μ子中微子和τ子中微子。合作組預計可探測到這3種中微子的數量分別為1300個、2萬個和20個。

博伊德説：“這些將是能量最高的人造中微子，在LHC內探測到並研究它們是粒子物理學的一個里程碑，使研究人員能在中微子物理學領域進行互補測量。FASERν還將為未來的對撞機中微子計劃鋪平道路，這些計劃得到的結果將為建造更大中微子探測器提供參考。”

據悉，LHC計劃於2021年5月重啓，FASERν探測器將於此次重啓前安裝，並在LHC本次運行期間收集數據。