该横截面图展示了与中子-原子核相互作用之于能量的变化趋势
中微子，从宇宙起源时一直到今天都是宇宙中最为丰富的粒子之一。科学家经常把这种由太阳核聚变反应产生的大量物质称为“幽灵粒子”。每秒钟就有数万亿的中微子倾泻在地球上，悄无声息穿过地球，仿佛它们并不存在。《物理评论X》当地时间9月28日发文称，一个国际研究小组首次构建了精细模型以解开关于中微子的众多谜团之一——它们如何与原子核发生相互作用。原子核，即由质子和中子(统称“核子”)被强力捆绑而成的复杂系统。这一认识对于解开一个更大的谜题至关重要：为什么中微子在太空或物质中“旅行”时会神奇地产生三种不同类型（也称作“味”）形变。
为解开中微子的重重谜团，费米国家加速器实验室分别利用MiniBooNE和NOvA两类粒子探测器进行了两组实验。在这些实验中，科学家们在粒子加速器中生成一股强烈的中微子流，然后分别用MiniBooNE和NOvA探测器捕获它们。MiniBooNE可在中微子运动一段时间后将其捕获，而NOvA则在中微子长达500英里的旅途中将其捕获。
MiniBooNE和NOvA两台探测器采用的原子核来自碳-12同位素，它有6个质子和6个中子。在得知中微子类型的原始分布情况后，实验人员进一步收集了中微子在探测器中与原子核发生相互作用的相关数据。根据这些信息，他们能够计算出中微子类型随时间及距离变化而产生的变化。模型计算所得的中微子弹性截面数据与理论预期几乎一致，这表明了该模型的有效性。
鉴于中微子难以捉摸的特性，要对其反应进行全面描述是一项艰巨的挑战。该小组基于中微子与单个核子或核子对的相互作用而建立的核物理数据模型，迄今为止最为精确。Noemi Rocco是美国阿贡国家实验室物理部和费米实验室的博士后研究人员，他解释道：“我们的研究模型是首款能在如此微观的层面上模拟这些相互作用的模型。早期的方法没有这么精准。”该实验室的核物理学家Alessandro Lovato补充道：“探测器中的原子核越大，中微子与它们发生相互作用的可能性就越大。未来我们计划使模型引用更大原子核（如氧和氩）的数据来支持其他实验。”
科学家们希望中微子及其反粒子（被称为“反中微子”）振荡的完整图景最终会掀开神秘面纱。这将有助于解答“为什么宇宙是由物质而非反物质构成”这一关于宇宙的基本问题。
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