在義大利阿布魯佐近一英里的岩石下，科學家們正在努力解開宇宙中最小物質的秘密。當發生稱為貝塔衰變的放射性過程時，它通常會發射出兩個粒子：帶負電的電子和一種微小的、不帶電的中微子的變體。格蘭薩索國家實驗室的大型富集鍺無中微子雙貝塔衰變實驗（LEGEND-200）旨在弄清楚這個過程是否可以在沒有中微子最終產生的情況下發生。答案可能會影響我們對物質如何產生的理解。
“無中微子雙貝塔衰變”過程，如果確實發生，則非常罕見。注意到衰變產生電子但沒有中微子可能很困難，尤其因為中微子在各處都很豐富——每秒有數十億個穿過你的身體——並且經常在背景輻射與機器元件發生反應時產生。
這就是為什麼科學家們專注於“首先選擇真正低放射性的材料，然後再想出許多巧妙的方法來排除背景[粒子]”，德雷塞爾大學粒子物理學家米歇爾·多林斯基說，她沒有參與該專案。
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圖片來源：恩里科·薩凱蒂
LEGEND-200配備了輕微放射性的鍺晶體，它既是貝塔衰變的來源，又是中微子探測器。為了遮蔽環境粒子，整個裝置浸沒在由水和液氬遮蔽的低溫罐中。核心周圍環繞著綠色光纖和反射膜，可以將雜散粒子彈開。
如果LEGEND-200觀察到無中微子雙貝塔衰變，那將意味著與質子、電子和其他基本粒子（它們各自都有一個“反粒子”，會在接觸時摧毀它們）不同，中微子是它們自己的反粒子，並且可以互相湮滅。如果是這種情況，那麼當發生雙貝塔衰變時，將產生兩個中微子並立即湮滅，不留下任何中微子。“這是試圖理解為什麼物質在早期宇宙中佔據反物質的主導地位，以及為什麼宇宙今天以這種方式存在的重要組成部分，”多林斯基說。
在水箱內部，鏡面薄膜環繞著
LEGEND合作者，蘇黎世大學的實驗物理學家勞拉·鮑迪斯很高興看到這項實驗在今年晚些時候開始收集資料時會揭示什麼。“關於中微子，我們有很多事情都不知道，”她說。“它們仍然充滿了驚喜。”