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Postdoctoral fellow leads physics lectures on the mysteries of neutrinos

芝加哥大学恩里科·费米研究所(Enrico Fermi Institute)每年两次赞助阿瑟·霍利·康普顿(Arthur Holly Compton)系列讲座,让公众深入了解该研究所及其科学家正在努力解决的有关宇宙的问题。

今年春季的免费讲座系列将于星期六上午11时在克尔斯滕物理教学中心举行,直至6月2日(阵亡将士纪念日周末除外)。

该系列以芝加哥大学物理学家、诺贝尔奖得主阿瑟·霍利·康普顿的名字命名,他证明了光既可以是粒子也可以是波。康普顿还领导了冶金实验室,恩里科·费米(Enrico Fermi)和他的同事于1942年在这里制造了第一个受控核链式反应。

今年春天,Grainger博士后研究员安德鲁·马斯鲍姆(Andrew Mastbaum)发表了一系列论文,题目是中微子:宇宙中所有粒子中最狡猾的。这些微小的粒子每时每刻都在我们周围穿梭,但它们仍然很神秘——然而它们可能是我们对宇宙的一些最基本问题的把关人,从什么使太阳发光到我们为什么存在。

马斯鲍姆为《芝加哥大学新闻》回答了几个问题。

你为什么要研究中微子?

哦,中微子是聚会的地方。每个人都试图在标准模型之外找到某种物理——某种超出我们目前对粒子物理理解的东西。在中微子中,我们的实验发现了各种各样的开放性问题和异常现象。我觉得是时候在这些领域进行探索了。

你正在做的中微子实验有哪些?

我做了两个实验。在费米实验室,我参与了短基线中微子项目,我们的目标是测量除了我们已知的三种中微子之外,是否还有其他类型的中微子。另一个是加拿大安大略省的SNO+,它位于一个矿井的地下。它观察来自太阳的中微子,这有助于我们理解太阳以及中微子是如何工作的。但是主要的目标是测量一种叫做中微子双衰变的东西,只有当中微子是它自己的反粒子时才会发生这种衰变。

如果你能找到一个关于中微子的问题的答案,你会选哪个?

我认为关于中微子是否是它们自己的反粒子的问题是非常重要的。在已知的物质粒子中,只有中微子能逃脱这种情况,如果这就是大自然的运作方式,那将是非常有趣的。这也为中微子成为其他问题的解决方案打开了大门,比如宇宙的存在是充满物质而不是反物质的。

那么,你希望哪一个是它自己的反粒子,还是它自己的反粒子?

无论哪种方式都很酷。如果是的话,那就真的很有趣了,这也反映了物质/反物质的对称性。如果它不是,那么它就表明有一些东西实际上区分了中微子和反中微子我们还不知道。所以自然的一些基本对称性我们还没有发现。

但是,如果你逼我……我支持它们是它们自己的反粒子。

这将如何影响物理学?

标准模型,我们粒子物理学的主要理论,随着我们发现新的东西,比如具有质量的中微子,并将其加入其中,经过多年的发展已经有了一些进步。但是要使中微子成为它们自己的反粒子需要一些更大的变化,这将是一个强烈的暗示,即在标准模型之外,还有一些我们还没有的更大的图景理论。

当你开始策划讲座时,你希望传达什么?

我想要传达的一件事是中微子的这种有趣的二分法。我们对它们有太多的不了解,所以研究它们真的很有趣,因为它们本身就能理解宇宙;但与此同时,因为它们是如此独特,我们可以用它们作为探针。例如,它们可以帮助我们或多或少地看到太阳内部,因为中微子直接来自太阳核心的反应,而阳光只告诉我们最外层表面发生了什么。所以我们可以用它们来研究宇宙中的物理即使我们不完全了解中微子本身。

在我之前,有很多非常著名的人做过这样的事情,我很荣幸能成为其中的一员。我认为这是一个很好的机会来分享我们所做的一些研究——分享什么是悬而未决的大问题,以及是什么让中微子物理学家夜不能寐。这是非常令人兴奋的事情,能和大家分享这些真的很棒。

过去课程的教学大纲和幻灯片可以在马斯特鲍姆的网站上找到。免费讲座的经费由恩里科·费米研究所提供;欢迎与会者提供更多支持。

新闻英文原版地址:https://news.uchicago.edu/story/postdoctoral-fellow-leads-physics-lectures-mysteries-neutrinos