新的分析 将实验数据与带有第四个无菌中微子的模型进行比较，以测试它们的兼容性。MicroBooNE 科学家在探索的参数范围内没有发现长期寻找的无菌中微子的证据。
无菌中微子导致先前实验报告的尚未解释的异常的可能性仍然存在。这些包括洛斯阿拉莫斯国家实验室的液体闪烁中微子探测器、费米实验室的 MiniBooNE 实验以及几个放射化学和核反应堆中微子实验的测量。
MicroBooNE 采用最先进的粒子检测技术和技术。该实验研究中微子的相互作用，并正在探索一种称为无菌中微子的理论第四中微子模型。照片：Reidar Hahn，费米实验室
“这是我们第一次检查我们的数据是否适合特定的无菌中微子模型，”费米实验室科学家兼 MicroBooNE 的联合发言人马特·托普斯说。“我们已经排除了 LSND 允许的大部分无菌中微子参数空间。但仍有一些角落可能隐藏着无菌中微子。”
虽然无菌中微子的最基本版本变得越来越不可能，但其他更微妙的物理类型可能正在发挥作用。例如，可能有一种无菌中微子与其他物质(如暗物质)结合使用。或者对异常可能有完全不同的解释。与希格斯玻色子或标准模型之外的其他物理有关的无法解释的物理可能是原因。
“在这项工作中，我们发现了中微子出现和消失之间的重要相互作用，这在之前的实验工作中没有考虑到。这对搜索结果产生了重要影响，”美国能源部布鲁克海文国家实验室的博士后研究员、本次分析的共同负责人之一吉向攀说。
与 2021 年的结果一样，新发现仅使用了 MicroBooNE 数据集的一半。研究人员将在未来的分析中继续寻找潜在的无菌中微子信号。他们还将把分析扩展到完整的数据集。
“中微子仍然是最奇怪、最有趣的粒子之一。它们是我们研究超出标准模型的新物理学的最佳机会之一。” ——贾斯汀·埃文斯
170 吨重的 MicroBooNE 中微子探测器收集了 2015 年至 2021 年的数据。它记录了数十万张极其详细的中微子事件 3D 图像。来自 5 个国家的39 个机构的近 200 名合作者建立并运行了该实验，目前正在进行数据分析。该合作预计将在 2023 年发布完整数据集的第一批结果。
MicroBooNE 是构成费米实验室短基线中微子计划的三个粒子探测器之一。ICARUS 和 Short-Baseline Near Detector 是另外两个检测器。它们共同实现了对中微子特性的详细探索。特别是，他们研究了低能量和短距离的中微子振荡。科学家们希望这三个探测器的组合测量能够彻底解决 LSND 和 MiniBooNE 所看到的中微子测量异常。
明年，MicroBooNE 科学家还希望利用来自两束具有不同能量的中微子束的数据报告无菌中微子模型，这是费米实验室加速器复合体的一个独特特征。到目前为止，这一 MicroBooNE 结果依赖于费米实验室助推器中微子束提供的中微子，由能量为 80 亿电子伏 (GeV) 的质子产生。但 MicroBooNE 探测器还记录了费米实验室主喷射加速器中由 120-GeV 质子产生的中微子的相互作用。
MicroBooNE 先进的液氩技术使研究人员能够捕获粒子轨迹的详细图像。这个电子中微子事件显示了一个电子阵雨和一个质子轨迹。图片：MicroBooNE 合作
“当我们添加来自费米实验室主喷射器中微子束的数据时，我们探索无菌中微子和稀有相互作用的能力将得到增强，”路易斯安那州立大学物理学教授、无菌中微子分析的联合负责人 Hanyu Wei 说。“两束数据之间的相互作用将很有趣，而不仅仅是更多的统计数据。”
除了权衡无菌中微子问题外，MicroBooNE 还将搜索标准模型之外的其他现象，并提供中微子如何与物质相互作用的精确测量。
“中微子仍然是最奇怪、最有趣的粒子之一。它们是我们研究超出标准模型的新物理学的最佳机会之一，”曼彻斯特大学科学家兼 MicroBooNE 联合发言人贾斯汀·埃文斯 (Justin Evans) 说。“MicroBooNE 可以做的中微子物理学有很多令人难以置信的事情。我们很高兴看到数据中还有什么在等着我们。”
费米国家加速器实验室得到美国能源部科学办公室的支持。科学办公室是美国物理科学基础研究的最大支持者，致力于解决我们这个时代最紧迫的一些挑战。
