物理學家使用穿過地殼的光束，首次發現了直接證據，證明了三種已知型別的中微子中兩種之間的轉變——這些中微子被稱為基本粒子的“μ子”和“τ子”味。
位於義大利中部格蘭薩索地下實驗室的OPERA（乳膠徑跡探測裝置振盪專案）實驗在2011年宣佈探測到中微子以超光速運動，明顯違反了愛因斯坦的狹義相對論，因此成為頭條新聞。儘管該說法後來 被證明是錯誤的，因為研究人員在測量中發現了幾個潛在的誤差來源，但OPERA合作組織在6月15日宣佈，它現在已經實現了觀察中微子味轉換的最初目標。
“這是一項極其困難的測量，以前沒有人做過，”義大利熱那亞大學的中微子物理學家馬可·帕拉維奇尼說，他不是OPERA合作組織的成員。
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已知有三種類型或“味”的中微子：電子中微子、μ子中微子和τ子中微子。粒子的名稱暗示了這樣一個事實：在極少數情況下，當中微子與質子或中子相互作用時，它們會分別產生電子、μ子或τ輕子。
科學家們長期以來一直懷疑中微子可以從一種味轉變為另一種味。之前的幾項實驗使用了已知特定型別中微子的來源，結果檢測到的中微子比如果粒子不改變味時預期的要少。
2013年7月，日本的T2K實驗首次直接證明了不同味的出現，而不僅僅是原始味的消失。它在最初由μ子中微子束製成的光束中檢測到了電子中微子。
隱藏的目標
在2008年至2012年期間，一股μ子中微子束從位於瑞士日內瓦附近的歐洲粒子物理實驗室CERN射出，到達東南方向730公里處的格蘭薩索地塊底部，義大利實驗室就位於岩石內部。
當這些中微子到達格蘭薩索時，一些μ子中微子已經變成了τ子中微子。最新結果顯示，當這些中微子擊中OPERA探測器內部的鉛靶時，它們產生了τ輕子。
那不勒斯大學的物理學家、OPERA發言人喬瓦尼·德·萊利斯說，輕子會在萬億分之一秒內衰變。“即使它以接近光速的速度傳播，[τ輕子]也只能執行不到一毫米，”他說。
OPERA使用由15萬個“磚塊”組成的陣列探測到了這種短壽命的粒子，每個“磚塊”重約8公斤，包含57個堆疊的乳膠板。該裝置具有11萬平方米的表面積，因此研究人員建立了一個自動化系統來搜尋板上的微觀條紋，這些條紋可以表明τ輕子的短暫存在。
在去年公佈的部分結果中，OPERA合作組織統計了四個可能的τ輕子蹤跡，根據粒子物理學嚴格的發現標準，這還不足以宣佈成功。但物理學家們現在已經發現了第五個τ輕子，足以宣佈實驗成功。
“這個結果並非理所當然，”他說。一旦CERN光束被關閉，德·萊利斯和他的團隊只能搜尋現有資料，他承認，找到五個事件需要一點運氣。“可能是六個——或者四個，或者三個。”
本文經許可轉載，並於2015年6月16日首次發表。