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第422章 CERN的成果(2 / 4)

寻找着代表黑暗的粒子,而就在一个月前,我们取得了一个巨大的突破。”

说完。

卡洛·鲁比亚朝侧边打了个手势。

很快。

他身后的大屏幕上出现了一道幻灯片。

“众所周知。”

卡洛·鲁比亚伸开左手,指着大屏幕说道:

“在过去的很长时间里,由于中微子被假定没有质量的缘故,物理学界普遍认为不存在右手中微子。”

“但随着中微子震荡的发现,中微子被确认拥有了质量。”

“因此右手中微子的存在与否,便再次扑朔迷离了起来。”

听闻此言。

台下的众多物理专家齐齐点了点头。

正如卡洛·鲁比亚所说。

在标准模型Standard Model中,中微子很长时间都被假定没有质量。

因为标准模型中电弱部分的基本要求是SU(2)L×U(1)Y的规范对称性和Lorentz规范不变性。

因此中微子除了无质量外,还被认为没有右手中微子而且只有一个Higgs双重态。

所谓的右手中微子属于手性的范畴,这是一个粒子的固有属性,也是是一个堪称涉及到‘世界真相’的性质。

称得上目前可研究的最最精细的层次。

什么叫手性呢?

它的英文单词叫做chirality,这个术语的含义与矩阵γ5有关,它与所有的狄拉克矩阵进行反对易,一种是旋量的手征性。

当粒子质量接近0、且速度接近光速时,手性接近于螺旋度。

因为动量这个量含有速度,会随着观测者参考系变化。进一步地,定义正、反粒子共軛算符 C^。

再对正、反粒子作用手征算符,会发现一个有趣的现象:

左手费米子的反粒子为右手,反之亦然。

用人话来解释就是

每个人都有左手和右手,对吧?

当你把两只手掌合在一起的时候,这个状态叫做Ψ(x),它会满足狄拉克方程——可以想象面前有个手势锁需要用这个合掌才能开启。

在这个基础上。

没有质量的基本粒子,它不存在手性的情况,也就是可以理解成手掌分不开,合掌就是它的唯一状态。

而有质量的基本粒子呢,则可以分开成左手和右手。

左手的就是左手粒子。

右手的就是右手粒子。

即无质量粒子没有左右手掌,只有合掌。

有质量的粒子可以合掌,也可以分成左右手。

这就是手性的通俗解释,概念上没那么精确,但却很好理解。

当然了。

实际上这里还有一个螺旋度的问题,这个概念更加复杂且没必要,所以此处就不多赘述了。

总而言之。

在中微子被认为没有质量的时候,它自然就分不开成左右手,也就是不存在右手中微子。

但随着中微子震荡被发现,这个情况便超过了Standard Model的理论范畴。

中微子震荡说明中微子除了有相互作用态外,还有质量本征态。

真正参与弱相互作用、振荡过程的是做相互作用态,而其本质上是质量态的迭加。

两种不同的态,需要用一个3×3的unitary矩阵联系。

即著名的Pontecorvo——Maki——Nakagawa——Sakata矩阵,也就是PMNS矩阵。

那么这样一来。

中微子理论上就应该拥有手性。

也就是手掌是可以分开的,应该存在右手中微子。

而在暗物质研究领域中。

右手中微子,便是可能存在的.

惰性中微子候选之一。

想到这里。

台下卢卡斯的目光中不禁露出了一丝期待。

CERN这次发现的右手中微子属性,会和惰性中微子有关吗?

只听台上的卡洛·鲁比亚又道:

“在标准模型中由于中微子质量为零,因此中微子的螺旋度和手性是等同的,到目前为止确实也只有螺旋度为左旋的中微子被探测到。”

“但在加入中微子的非零质量项后,螺旋度和手性不再等同,新出现在拉格朗日量中的中微子场是chirally right-handed。”

“于是这一次,我们的气泡室构建了一个能迭加出跟已知的三个味本征态。”

“也就是e、μ、τ线性独立的味本征态。”

“接着在一条96米长的实验装置内容纳了世界上最强的氚源,以及一台巨型光谱仪,进行了一次极其精

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