摘要：这项联合分析成果近期发表于英国《自然》（Nature）杂志，提供了迄今最精确的测量数据，揭示了中微子在穿越宇宙时如何发生类型转变。 这一里程碑式突破为未来研究铺平了道路，有望深化我们对宇宙演化的理解，甚至可能挑战现有的科学理论。

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美国密歇根州立大学（Michigan State University）的研究人员主导了一项突破性研究，正引领科学界更接近揭示宇宙起源之谜。

全球两大中微子实验——日本的T2K实验与美国的NOvA实验——首次整合数据，以前所未有的精度研究了遍布宇宙却极少与物质相互作用的近乎隐形粒子：中微子。

这项联合分析成果近期发表于英国《自然》（Nature）杂志，提供了迄今最精确的测量数据，揭示了中微子在穿越宇宙时如何发生类型转变。 这一里程碑式突破为未来研究铺平了道路，有望深化我们对宇宙演化的理解，甚至可能挑战现有的科学理论。

美国密歇根州立大学物理与天文学教授、T2K实验联合发言人肯德尔·马恩（Kendall Mahn）协助协调了此次合作。通过整合两项实验的优势，研究团队取得了单凭一方无法实现的成果。

“这是我们领域的一大胜利，”马恩表示，“这证明我们能够开展这类实验，能够更深入地探究中微子，并且能够成功实现合作。”

物理学家认为，早期宇宙中物质与反物质应等量存在。若真如此，二者本应彻底湮灭。然而物质却以某种方式存续至今——其原因至今不明。

许多研究者认为答案可能隐藏在中微子的奇异行为中。这些微小粒子持续穿透人体却极少发生相互作用。理解中微子振荡过程——即粒子在运动中改变“味”（flavor）的现象——或能解释物质为何战胜反物质。

“中微子仍是个未解之谜，”参与该项目的美国密歇根州立大学博士后约瑟夫·沃尔什（Joseph Walsh）指出，“其极微小的质量导致极少发生相互作用。每秒有数百万亿个来自太阳的中微子穿过人体，但几乎全部直接穿透。我们需要制造强中微子源或使用超大型探测器，才能创造足够的相互作用机会来观测和研究它们。”

T2K与NOvA实验均属“长基线”（long-baseline）实验。两者均将聚焦的中微子束射向两个探测器——一个位于源头附近，另一个则相距数百英里（或公里）。通过对比两个探测器的结果，科学家可追踪中微子在传播过程中的变化。

由于实验在设计、能量和距离上存在差异，整合数据能为研究者提供更完整的图景。

“联合分析能获得比单个实验更精确的测量结果，”NOvA合作项目的合作者柳德米拉·科卢帕耶娃（Ludmila Kolupayeva）指出，“高能物理实验通常具有不同设计，即使科学目标相同。联合分析使我们能利用这些设计的互补特性。”

研究重点之一是“中微子质量序列”（neutrino mass ordering）问题，即哪种中微子最轻。 这并非简单称重，因为中微子存在三种质量态，每种“味”的中微子实为这些态的混合体。

科学家正试图确定质量排列遵循“正常”模式（两轻一重）还是“反转”模式（两重一轻）。

在正常模式下，μ子中微子（muon neutrino）更可能转化为电子中微子（electron neutrino），而其反物质对应体（反μ子中微子）则较难实现这种转化。反转模式则呈现相反的特性。

若中微子与其反物质对应体存在这种不平衡，可能意味着这些粒子违反了“电荷-宇称”（CP）对称性——即它们的行为与镜像对立面并不完全相同。这种对称性破缺或许能解释物质为何在宇宙中占据主导地位。

NOvA与T2K实验的联合结果尚未明确指向任一质量序列模式。

若未来研究证实是“常规序列”（normal ordering），科学家仍需更多数据来明确CP对称性是否被打破。但若“反转序列”（inverted ordering）被证实正确，这项研究将表明中微子确实可能违反CP对称性，为物质存在之谜提供有力线索。

倘若中微子最终未被证实违反CP对称性，物理学家将失去解释物质存在的最强有力依据之一。

尽管这些结果未能彻底解开中微子之谜，却拓展了科学界对这些神秘粒子的认知，并彰显了国际物理合作的力量。

NOvA合作组汇聚了来自八个国家四十九家机构的250余名科学家和工程师。T2K团队则由来自十五个国家七十五家机构的560余名成员组成。两组研究人员自2019年起联合开展数据分析，整合了NOvA实验八年的数据与T2K实验十年的成果。两个实验仍在持续收集新数据以供未来更新。

“这些成果源于两个独特合作组的协同与互信，双方均汇聚了中微子物理学、探测技术及数据分析领域的众多专家，他们在截然不同的环境中运用不同方法与工具开展工作。”T2K合作组成员托马什·诺塞克（Tomasz Nosek）表示。

从日本的神冈到美国的费米实验室，这条横跨太平洋的数据长基线，连接的不仅是探测器，也是800多名科学家的耐心。他们正试图捕捉的，是宇宙大爆炸后那决定性瞬间的“不平衡”。无论最终的答案是“正常”还是“反转”，这个关于“幽灵粒子”如何偏爱物质的秘密，都握着我们得以存在的钥匙。

宇宙的平衡与“我们为何存在”——对于物质最终战胜了反物质，您有什么天马行空的猜想？欢迎在评论区分享。

来源：无敌浩克一点号