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中微子振荡的诺贝尔奖授奖辞错了? 精选

已有 14509 次阅读 2016-12-17 23:08 |个人分类:我的物理|系统分类:科普集锦| 中微子, 振荡

是错了,大家都知道。

著名理论家A. Smirnov最近写了篇教学式的论文,解释2015年诺贝尔物理学奖授奖辞的错误。前天Science杂志就此采访了几位科学家(见 《Did the Nobel committee get the physics wrong?》)。

授奖辞称“发现中微子振荡,证明中微子有质量”。但严格说,加拿大SNO实验发现的不是中微子振荡,只能叫“绝热味转换”。理论上来说,中微子振荡也并不一定意味着中微子有质量,不过这需要引入非标准的相互作用(当然现在没有发现这样的情况,所以后者不算什么问题)。

在太阳中产生的中微子是味本征态:电子中微子。一般来说,它里面有三种不同的质量成份,质量不同的中微子频率不一样,在飞行中相互干涉,从而出现随距离变化的中微子振荡现象。(见《中微子振荡是怎样发现的》)

由于太阳核心电子密度很高,中微子与电子的散射带来一个很大的额外的势(称为物质效应,或者MSW效应,中间的S就是前面的Smirnov),此时质量本征态不是真空下的质量本征态,而是与味简并。也就是说,太阳核心产生的电子中微子本身就是质量本征态,它内部只有一种质量成份,其它分量被极大的压低了,因此不会干涉,不会振荡。当从太阳内部飞向表面的时候,密度逐渐降低,散射势变小,质量本征态解也在演化。太阳中微子还是保持质量本征态,但这个质量本征态不再是单纯的电子中微子,而是由三种味道的中微子混合组成,这样电子中微子就变成了其它中微子。它不是振荡造成的,振荡是相位在变化,是飞行距离的函数。它是本征态解在随密度绝热变化,或者说混合角在变化。

对能量很低的太阳中微子,物质效应很小,它还是正常振荡的(不包含物质效应,称为真空振荡)。

Smirnov认为,SNO发表结果后,太阳中微子问题仍然有不同的解释,有大混合角解,也有小混合角解,还有退相干、中微子衰变等解释,是KamLAND实验排除了其它解释,得到了唯一的解,所以他认为KamLAND也应该分享诺奖。(见《酒喝多了拿不到诺奖》)

1986年,有人问Smirnov,“你为什么把太阳内部发生的效应叫振荡?它跟振荡一点关系都没有,我就叫它MSW效应”。Smirnov说以后一定改过来,结果对方说:“不可能了,现在这个混淆会永远持续下去。”三十年来,Smirnov一直在反复推销正确的术语,也许还需要一直做下去。



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