中微子可能暗藏了某種屬性的“神器”，對中微子特別屬性的挖掘?qū)⒂兄谌藗兘忉尶梢姷挠钪鏇]有被反物質(zhì)“炸毀”的基本原因。宇宙極早期物質(zhì)形成的狀態(tài)與今日宇宙的物質(zhì)成分可能有很大的不同，目前的宇宙學(xué)理論表明，除了已知的現(xiàn)有物質(zhì)，在宇宙的極早期還有同等數(shù)量的反物質(zhì)，物質(zhì)和反物質(zhì)“相依相伴”，各自占據(jù)了宇宙的“半壁江山”，但這種理論的預(yù)測是完全錯誤的。

人類是宇宙的觀測者，假如在宇宙的極早期有同等數(shù)量的反物質(zhì)，那么人類不可能出現(xiàn)在生機(jī)勃勃的地球上，也就不會有為經(jīng)濟(jì)增長深思、為環(huán)境污染擔(dān)憂的機(jī)會了。撇開個人和集體、家庭和社會的諸多問題不談，人類的誕生足以證明物質(zhì)和反物質(zhì)的數(shù)量失去了平衡。在中微子屬性的物理實驗中，研究人員對人類為什么存在的宇宙學(xué)背景有了更多理解，中微子極少和其它的物質(zhì)粒子產(chǎn)生作用，它可能蘊(yùn)含了一種導(dǎo)致正反物質(zhì)“比例失調(diào)”的屬性。

中微子和它的反粒子伙伴——反中微子有三種類型或三種風(fēng)味，即：電子中微子，μ介子中微子 τ中微子。研究人員在多項實驗中發(fā)現(xiàn)，中微子在三種風(fēng)味之間自發(fā)地產(chǎn)生了轉(zhuǎn)換，中微子“風(fēng)味”的轉(zhuǎn)換被物理學(xué)家稱為震蕩。在日本進(jìn)行的T2K實驗證實了中微子的震蕩現(xiàn)象，中微子從日本東海的 J-PARC加速器傳播到295公里外日本神岡的超級神岡中微子探測器，通過檢測手段發(fā)現(xiàn)了中微子風(fēng)味的變化。T2K中微子傳輸實驗起始于2010年2月，幾年之后，實驗室被迫關(guān)閉，日本在2011年遭遇了一場9級大地震。

2013年，T2K實驗團(tuán)隊檢測到了28個μ介子中微子的震蕩，中微子從實驗室J-PARC發(fā)出，它們在到達(dá)超級神岡探測器時變成了電子中微子，研究人員第一次見證了中微子的“變形記”，實驗團(tuán)隊隨后進(jìn)行了μ介子反中微子的實驗，以檢驗普通物質(zhì)粒子的震蕩和它們的反物質(zhì)粒子的震蕩有什么不同。

從物理學(xué)的電荷—宇稱 (CP) 對稱理論得知，中微子正反粒子的風(fēng)味轉(zhuǎn)化率相等。物理學(xué)的CP對稱理論揭示了一個規(guī)律：當(dāng)人們使用反物質(zhì)粒子取代相應(yīng)的物質(zhì)粒子時，物理學(xué)的規(guī)律保持基本的不變性。在所有粒子的相互作用中，CP對稱似乎成立，物理學(xué)家從CP對稱原理推導(dǎo)了一個結(jié)論：通過宇宙大爆炸的誕生機(jī)制產(chǎn)生了數(shù)量相等的物質(zhì)和反物質(zhì)。

物質(zhì)和反物質(zhì)產(chǎn)生相互湮滅反應(yīng)，如果CP對稱原理成立，那么宇宙極早期的物質(zhì)和反物質(zhì)將會湮滅為“縷縷青煙”，以猛烈的光輻射方式消失在早期的宇宙太空，今日宇宙的星系結(jié)構(gòu)不可能形成或轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋€虛無的世界，人們不能期待所有的宇宙物質(zhì)聚結(jié)成塊，逐漸結(jié)合為行星和衛(wèi)星之類的固態(tài)天體，而人們的身體只是物質(zhì)成分的極小部分，所有的宇宙物質(zhì)沒有消失得像一陣風(fēng)、一片煙。

天文的觀測結(jié)果表明，物質(zhì)世界沒有在物質(zhì)和反物質(zhì)的湮滅反應(yīng)中消亡，這一切是怎樣發(fā)生的？我們的宇宙不是什么都沒有，事實上是有點什么，比如：目前的地球正在經(jīng)歷氣候史上最劇烈的變動時期，世界各地的氣象災(zāi)害頻繁發(fā)生，全球氣候變暖引發(fā)了接連不斷的洪災(zāi)和旱災(zāi)。假如科研人員觀察到了CP對稱性原理出現(xiàn)了任何的偏離，那么他們可能找到了今日宇宙物質(zhì)和反物質(zhì)數(shù)量存在巨大差異的線索，也為地球和人類文明的發(fā)生找到了宇宙學(xué)的解釋。

NoVA等項目實驗與 T2K中微子實驗的原理和目標(biāo)基本相同， 在NoVA實驗項目中，研究人員將中微子從伊利諾伊州發(fā)送到明尼蘇達(dá)州，在中微子傳送過程中檢測它們的風(fēng)味可能發(fā)生的變化。 NoVA實驗項目的首席科學(xué)家帕特麗夏?瓦勒解釋說，宇宙怎樣創(chuàng)造了比反物質(zhì)多得多的物質(zhì)？這需要有某種違反CP對稱原理的物理機(jī)制，他們正在做的實驗項目就是尋找任何違反CP對稱原理的線索。

物理學(xué)家已知在不同的夸克之間存在相互作用，而夸克是構(gòu)成質(zhì)子和中子的更小粒子，質(zhì)子和中子組成了原子，但夸克種類的不同似乎沒有達(dá)到足夠大的程度，這多少可以解釋為什么物質(zhì)在今日宇宙占據(jù)了壓倒性的絕對數(shù)量，但不排除有更好的物理解釋。目前的實驗說明，中微子震蕩現(xiàn)象在解釋今日宇宙的形成時充滿希望，實驗結(jié)果可能解釋任何CP對稱原理的偏離。

近日在英國倫敦召開了中微子國際學(xué)術(shù)會議，人們似乎發(fā)現(xiàn)了違反CP對稱原理的第一個跡象，來自加拿大多倫多大學(xué)等機(jī)構(gòu)的研究人員在學(xué)術(shù)大會上報告了T2K中微子實驗的最新結(jié)果，已經(jīng)檢驗到了32個μ介子中微子轉(zhuǎn)變?yōu)殡娮又形⒆樱啾容^而言，僅有4個檢測到的反μ介子中微子轉(zhuǎn)變?yōu)榉措娮又形⒆印?/p>

物質(zhì)粒子數(shù)量多于反物質(zhì)粒子數(shù)量，如果CP對稱原理成立，那么檢測的結(jié)果將會有所不同，研究人員在每一次的實驗中發(fā)現(xiàn)了不多的偏離數(shù)量，但其中的差異已足夠大，在2個西格瑪水平上否定了CP對稱性原理。如果實驗結(jié)果保持了CP對稱性，那么T2K實驗團(tuán)隊只有大約5%的確認(rèn)原理有效的可能性。粒子物理學(xué)家通常要達(dá)到3個西格瑪水平，只有達(dá)到5個西格瑪水平，他們才能宣布CP對稱原理不成立。中微子行為是否違反了CP對稱性？一切皆有可能，科學(xué)家正在等待一切可能發(fā)生的結(jié)果。

在倫敦召開的中微子國際學(xué)術(shù)會議上，首席科學(xué)家瓦勒“趁熱打鐵”地遞交了NoVA項目最新的實驗成果，NoVA和T2K兩個中微子實驗項目取得了高度一致的實驗結(jié)果，從而強(qiáng)化了CP對稱性偏離的可能。NoVA項目計劃進(jìn)行反中微子實驗。為了取得相得益彰的實驗效果，兩大實驗團(tuán)隊將會收集更多的實驗數(shù)據(jù)，但宣布任何確定的結(jié)論還為時過早，有些物理學(xué)的謎題看似到了解開的“節(jié)骨眼上”。只要科學(xué)家在探索物理奧秘的大路上行走，他們距離解開謎底的目的地只會越來越近。

（編譯：2016-7-16）