在水槽內部，反射膜環繞著液氬低溫恒溫器（圖片來源：Enrico Sacchetti）

撰文  | 喬安娜 · 湯普森（Joanna Thompson）

翻譯  | 董子晨曦

在意大利阿布魯佐大區的大薩索山巖層下 1000 多米處，科學家正在努力解開宇宙中最小物質的秘密。貝塔衰變（一種放射性過程）通常會放射出兩個粒子：一個帶負電的電子和一個微小的、不帶電的中微子。意大利格蘭薩索國家實驗室正在推進 " 大型高純鍺無中微子雙貝塔衰變實驗 "（LEGEND-200），旨在探究雙貝塔衰變發生時，是否可以不放射出中微子。這個問題的答案可能會影響我們理解物質是如何形成的。

對于 " 無中微子雙貝塔衰變 " 而言，即使這個過程可以發生，可能性也非常低。這是因為在衰變產生電子時，不產生中微子非常困難，尤其是到處都存在著大量的中微子——每秒鐘會有數十億個中微子穿過我們的身體。而且，在本底輻射與機器組件相互作用時，往往也會產生中微子。

美國德雷塞爾大學的粒子物理學家米歇爾 · 多林斯基（Michelle Dolinski，未參與這項項目）表示：" 這就是科學家專注于選擇低放射性材料開展實驗，然后想出多種十分巧妙的方法來屏蔽本底粒子的原因。"

LEGEND-200 配有具有輕微放射性的鍺晶體，它既提供了發生貝塔衰變的物質，也起到了中微子探測器的作用。為了濾除環境粒子的干擾，整套實驗裝置都浸在一個受到水和液氬屏蔽的低溫貯槽中。裝置的中心環繞著綠色的光學纖維，以及一層反射膜，以此將雜散粒子彈開。

如果 LEGEND-200 能夠觀察到無中微子的雙貝塔衰變，那么這意味著，中微子是自己的反粒子，而兩個中微子能夠互相湮滅。這不同于質子、電子和其他基本粒子，因為這些粒子具有一個與自身相反的反粒子。如果這是事實，那么發生雙貝塔衰變時，就可能會產生兩個中微子，然后隨即互相湮滅，于是最終一個中微子都沒有留下。多林斯基表示：" 這一點非常重要，因為它將有助于理解為什么在早期宇宙中，相比于反物質，物質占據主導地位，以及為什么宇宙是如今這般模樣。"

LEGEND 實驗的合作者勞拉 · 博迪（Laura Baudis）是瑞士蘇黎世大學的一名實驗物理學家。他們是在今年晚些時候開始收集數據的，博迪對 LEGEND 實驗所揭示的信息非常激動。" 我們其實對中微子還知之甚少，" 她表示，" 它們總是充滿了驚喜。"