微中子與振盪
惰性微中子(sterile neutrino)
已知的三種微中子已經是標準模型裡最害羞的粒子,只通過弱交互作用觸碰世界。惰性微中子,如果存在的話,會比它們還要害羞:一種假想中的第四類,連弱交互作用都視而不見,只感受重力。它自身幾乎無法被偵測——可謂幽靈中的幽靈——只能間接地暴露自己的蹤跡,辦法是與普通微中子混合,微妙地改變它們振盪的方式。
這個想法並非憑空而來。在標準模型裡,普通微中子只以「左手」的形式出現,而許多賦予微中子質量的理論會自然地引入「右手」的夥伴,而它們恰好是惰性的。這類粒子之所以誘人,是因為在蹺蹺板機制裡,非常重的惰性微中子可以解釋普通微中子為何如此之輕。另一方面,較輕的惰性微中子則被提出來作為一種可能的暗物質候選者。在實驗上,惰性微中子會以額外的振盪顯露自己——微中子出現或消失的程度,超出三味圖像所允許的範圍。
存在一些誘人卻未獲證實的跡象。多年來有幾個實驗報告了反常——微中子的計數與預期略有出入——而惰性微中子或許能解釋它。然而其他往往更靈敏的實驗卻沒有發現這種效應,整幅圖景依舊撲朔迷離、爭議不斷。截至今日,並沒有確鑿的證據表明惰性微中子存在;它是一個理由充分、正在被積極檢驗的假說,而非大自然中已被確認的一部分。
一個短基線反應爐實驗,可能會在某個特定距離上發現電子反微中子比預期略少。如果這個虧缺呈現出一種額外的、快速振盪的波狀圖樣,它就可能是惰性微中子摻入其中的指紋——不過迄今為止,這些跡象都沒能經受住更仔細的檢驗。
惰性微中子會表現為三種味無法解釋的額外振盪。
「惰性」的意思是它根本不感受弱交互作用——所以它不是 LEP 意義上的第四種味。LEP 數出的三種輕微中子,只適用於與 Z 玻色子耦合的微中子,而惰性微中子按定義恰恰不與之耦合。
又稱
另見