在中微子混合的理論中,一種味道的中微子變?yōu)榱硪环N味道的中微子的概率與所走過(guò)的距離(L)比率除以中微子能量(E)的正弦函數(shù)相關(guān)。這一理論所預(yù)言的特殊圖形是味道變化的概率應(yīng)該趨向于零,然后因?yàn)長(zhǎng)/E比值的增加而恢復(fù)。為這次對(duì)大氣中微子數(shù)據(jù)的分析,超級(jí)神岡的物理學(xué)家們發(fā)明了一種新的方法,僅僅選擇對(duì)走過(guò)的距離和中微子能量測(cè)量很好的事例。
在1998年進(jìn)行的測(cè)量中,因?yàn)樵S多事例的行走距離或中微子能量測(cè)量得不好,所以未能捕捉到特殊的振蕩圖形。現(xiàn)在記錄的數(shù)據(jù)大約相當(dāng)那時(shí)的兩倍,加上大大改進(jìn)的技術(shù),所以新的分析只利用整個(gè)大氣中微子樣品14000個(gè)事例中的20%, 但是所選擇的每個(gè)事例都被賦予了恰當(dāng)?shù)男凶呔嚯x值和中微子能量值。然后對(duì)中微子事例的數(shù)量作為L/E比率的函數(shù)進(jìn)行研究。這種方法被稱(chēng)為“L除以E分析法”。
數(shù)據(jù)顯示,在與中微子混合理論相一致的一個(gè)L/E值有一個(gè)明顯的傾斜(右圖)。根據(jù)理論,只有中微子具有質(zhì)量,它才有可能從一種味道變?yōu)榱硗庖环N味道。因此,中微子振蕩的初次發(fā)現(xiàn)也可解釋為中微子具有質(zhì)量的第一個(gè)證據(jù)。然而,還有幾個(gè)非同尋常的理論大致解釋了由下往上行的繆子中微子的虧缺,譬如像中微子衰變?yōu)槠渌W拥那闆r。
超級(jí)神岡這一新的分析排斥了那些沒(méi)預(yù)言振蕩圖形的理論。另外,振蕩圖形中傾斜的位置是測(cè)量中微子之間的質(zhì)量差。超級(jí)神岡合作組所進(jìn)行的新的測(cè)量代表了到目前為止對(duì)質(zhì)量差所進(jìn)行的最精確的測(cè)量。將來(lái)基于加速器的實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)是進(jìn)行更為精確的測(cè)量。
超級(jí)神岡合作組包括來(lái)自日本、美國(guó)和韓國(guó)科研機(jī)構(gòu)的科學(xué)家。實(shí)驗(yàn)的主要經(jīng)費(fèi)來(lái)源于日本的文部省以及美國(guó)能源部和國(guó)家科學(xué)基金會(huì)。除了推進(jìn)對(duì)基礎(chǔ)科學(xué)的了解外,合作組已經(jīng)在日美小組之間建立了強(qiáng)大的國(guó)際伙伴關(guān)系。 |