美国费米实验室的主注入器中微子离轴外观（NOvA）实验最新数据仍未发现所谓“惰性”中微子的证据，这与迄今为止大多数（尽管并非全部）其他中微子探测器的结果一致。这一发现不仅与先前实验结果吻合，也符合中微子振荡的标准理论模型，即三种活跃中微子之间可以相互转换。该结果还为第四种惰性中微子对其他中微子的可能影响设定了更严格的约束。

中微子由沃尔夫冈 · 泡利（Wolfgang Pauli）于1930年首次提出，用于解释原子核β衰变中能量与自旋的缺失。1956年，中微子首次在实验中被观测到。目前已知中微子至少存在三种：电子中微子、μ子中微子和τ子中微子。我们还知道，这三种中微子在传播过程中会发生振荡而相互转换，同时，这种振荡意味着它们并不是无质量粒子。

在过去几十年里，物理学家利用地下探测器对中微子振荡进行了更深入的探测。其中一些探测器探测到的中微子数量与主流理论的预测值之间存在显著差异。

对这些“额外中微子”的一种可能解释是存在第四种中微子——这种惰性中微子只能通过引力（而不是弱核力）与其他类型的中微子发生相互作用。

如果能够探测到惰性中微子，将从根本上改变我们对粒子物理的理解。一些物理学家甚至认为，惰性中微子可能是暗物质的候选者。

NOvA实验利用两台液体闪烁体探测器，监测质子轰击碳靶产生的中微子流。近端探测器位于费米实验室（距靶约1千米），远端探测器则位于810千米外的明尼苏达州北部。在新研究中，团队测量了μ子中微子从近端探测器穿越地壳、到达远端探测器的存活数量。其思路在于：若存活的中微子数量少于传统三类中微子振荡模型的预测值，则部分中微子可能已振荡为惰性中微子。

实验人员研究了中微子与正常物质之间的两种不同相互作用。他们同时寻找了μ子中微子的带电流相互作用和中性流相互作用，因为惰性中微子在两类作用中会呈现出不同的迹象。随后，他们将两个探测器的数据与包含和不包含惰性中微子的振荡模型模拟结果进行了对比。

研究人员指出，他们没有发现中微子振荡成惰性中微子的证据。更重要的是，与坚持使用三种活跃中微子的标准模型相比，引入第四种惰性中微子并未与数据更贴合。

这一结论与此前多个实验的结果一致，包括东海到神冈（T2K）实验、大亚湾实验、反应堆中微子振荡（RENO）实验和主注入器中微子振荡搜寻升级（MINOS+）实验等中微子实验。不过，相比于早期研究，NOvA团队得到的这个结果对活跃-惰性中微子混合的约束更为严格。

NOvA团队现在希望通过减少系统误差进一步缩小约束范围。“为此，我们正在开发新的数据样本，以帮助我们更好地理解中微子与探测器的相互作用速率，以及中微子流成分。”辛辛那提大学的NOvA团队成员亚当 · 奥里萨诺（Adam Aurisano）说，“这将帮助我们更有效地区分惰性中微子可能留下的‘痕迹’与造成数据与预测之间差异的常规成因。”

NOvA团队的联合发言人、美国弗吉尼亚州威廉玛丽学院物理学家帕特里夏-瓦勒（Patricia Vahle）总结了这一结果。“中微子充满惊喜，因此，当异常出现时，验证至关重要。目前我们未发现任何惰性中微子存在的迹象，但我们仍有一些技术可以扩大我们的研究范围。”

资料来源Physics World