捕捉中微子：奶壶大探测器也能办

　　现有中微子探测器都是埋在地下的数千吨庞然大物，它们才能隔绝宇宙射线等背景干扰，观测到足够数量的中微子。

　　日前出版的《科学》杂志刊登论文称，美国科学家利用只有奶壶大小的探测器，首次捕捉到中微子与原子核间相干性散射，完成了那些巨型探测装置多年来苦苦追寻未果的重要目标，从实验上验证了40多年前提出的一项物理学理论。

　　1974年，麻省理工学院理论物理学家丹尼尔·弗雷德曼提出了中微子—原子核相干性弹性散射理论，认为中微子和其他量子粒子一样具有波粒二象性。也就是说，中微子波长会随着粒子能量而变化，当其处于高能状态时，只与某个质子或中子发生相互作用；而当其处于低能状态时，就会与包含所有质子和中子在内的整个原子核发生相干性作用，中微子从原子核弹回，从而发出可以检测到的信号。

　　几十年来，物理学家们一直在试图利用核反应堆找到这种弹性散射效应，但一无所获。杜克大学物理学家凯特·斯格尔伯格解释说，从质量大小来说，中微子好比乒乓球，原子核好比保龄球，用中微子弹射原子核，就如同用乒乓球撞击保龄球，你能看到保龄球滚动吗？而要验证弗雷德曼的理论，需要检测到原子核被中微子反弹。

　　此次，斯格尔伯格和另外80位科学家共同组建的实验组，终于首次探测到中微子—原子核相干性散射。

　　他们利用掺杂钠的碘化铯晶体制成奶壶大的高灵敏探测器，对橡树岭国家实验室散裂中子源（SNA）装置产生的中微子进行了检测。

　　当中微子通过时，碘化铯晶体内的原子核会发生反弹，哪怕信号只有一点点，碘化铯晶体也能产生可以检测到的闪光。在461天的实验数据中，他们总共观测到了134次中微子散射事件。

　　费雷德曼接受媒体采访时表示：“真的太激动了。43年了，我的理论终于得到了实验验证。”（记者聂翠蓉）

本文由北京工业大学教授、博士生导师，中国人工智能学会科普工作委员会秘书长于乃功进行科学性把关