英國《自然》雜志發(fā)表了一項粒子物理學(xué)重大突破：鍺探測器陣列（GERDA）實驗的物理學(xué)家完成了首次無背景干擾搜索，但未發(fā)現(xiàn)“無中微子雙β衰變”跡象?！盁o中微子雙β衰變”是一種放射性衰變，如果被發(fā)現(xiàn)存在，將證明中微子是其自身的反粒子，從而結(jié)束粒子物理學(xué)界長期爭論的一個議題。

一些粒子物理學(xué)經(jīng)典模型的擴(kuò)充理論通過假設(shè)中微子是其自身的反粒子，來解釋為何現(xiàn)在的宇宙中物質(zhì)多于反物質(zhì)。如果假設(shè)成立，那么就應(yīng)存在名為“無中微子雙β衰變”的放射性衰變——原子核衰變放射兩個電子而不放射中微子。換句話說，只有在中微子是其自身的反粒子的情況下，“無中微子雙β衰變”才能發(fā)生，而中微子將是唯一適用于物質(zhì)和反物質(zhì)混合的物質(zhì)粒子。

但是，由于“無中微子雙β衰變”的半衰期至少是宇宙年齡的15個數(shù)量級，人們想要觀察它，就必須抑制所有可能干擾探測的背景信號。

GERDA合作組最新報告了實驗Ⅱ期的首批數(shù)據(jù)。GERDA位于意大利格蘭薩索國家實驗室地下1400米深處，能夠非常有效地過濾掉背景電磁波譜，其團(tuán)隊成員包括德國圖賓根大學(xué)、慕尼黑工業(yè)大學(xué)、馬克斯·普朗克核物理研究所等歐洲數(shù)十個科研機(jī)構(gòu)的物理學(xué)家。研究者此次在35.6公斤的76Ge同位素中搜尋了“無中微子雙β衰變”。團(tuán)隊成員報告稱，他們通過排除背景信號，完成了該領(lǐng)域的首個無背景實驗——但是，他們并未發(fā)現(xiàn)“無中微子雙β衰變”跡象。

在《自然》雜志上本篇論文相應(yīng)的新聞與觀點文章中，美國杜克大學(xué)科學(xué)家菲利普·巴爾博表示，物理學(xué)家們一直都在搜尋神秘的放射性衰變形式，此次完成的無背景搜索，對于該領(lǐng)域而言是一項卓越的成就，它意味著未來的搜索將會對“無中微子雙β衰變”高度敏感。

總編輯圈點

中微子被稱作幽靈粒子，因為它很難與其他粒子反應(yīng)，難以探測，所以是我們了解最少的基本粒子?？茖W(xué)家在核電站旁的山洞和南極的冰層里設(shè)置了捕捉裝置，期望從海量信號里篩出稀少的有用數(shù)據(jù)。“中微子為自身的反粒子”是一個誘人的理論，盡管意大利的實驗沒有給出肯定的答案，但科學(xué)家們不會輕易放棄這一假說。未來，中國在建的江門實驗裝置也會揭示中微子的更多秘密。