喜：发现中微子雾；悲：别盖住我们暗物质啊

原文作者：Gemma Conroy

超敏感检测器观察到了来自太阳的中微子，其信号与人们预期中神秘莫测的暗物质相近。

中国和意大利的物理学家首次观察到“中微子雾”的微光，其信号与人们预计暗物质会产生的信号类似。

澳大利亚墨尔本大学的理论物理学家Nicole Bell说，这一观察是个双刃剑。一方面，探测器已经足够敏锐到能侦测暗物质的信号——人们认为构成宇宙大部分的神秘物质；另一方面，它意味着中微子信号或许会掩盖科学家们急于寻觅的暗物质信号。两篇论文报道了这些发现[1,2]。

每秒都有数万亿中微子流过地球却无人察觉，因为它们几乎不与任何普通物质相互作用。这些几乎无质量的粒子大多由太阳的聚变反应产生，例如引发同位素硼-8放射性β衰变的反应。

中国清华大学的实验粒子物理学家高飞说，物理学家一直以来预测，暗物质实验最终会捕捉到一丝中微子雾（以前称为“中微子地板”）。他正在意大利格兰萨索国家实验室进行XENONnT暗物质实验。

中微子雾令人激动，还因为对它的测量证实，暗物质实验能够观测来自太阳乃至附近星系中爆炸的恒星处飞来的中微子所有的“味”，美国杜克大学的实验粒子物理学家Kate Scholberg说。“你能在全部中微子的整个谱系中学到不少。”

全力搜索

XENONnT和PandaX-4T实验（“熊猫”四吨级液氙实验，一项位于中国四川锦屏地下实验室的暗物质实验）的团队花费两年时间利用液氙探测器搜寻硼-8太阳中微子。他们集中探测撞击氙原子核而非单个部分的中微子，这一过程称为原子核发生相干弹性散射。这些事件会产生一些信号，与一些大质量弱相互作用粒子（WIMP，暗物质的首要候选粒子类群）撞击氙核产生的信号类似。

XENONnT实验的研究者用机器学习阵列分析了数据集，认为探测器捕获到了11例太阳中微子撞击氙核[1]。同时，PandaX-4T的团队通过将实验检测阈值降至0.33千电子伏，检测到了75次此类事件[2]，中国科学技术大学实验粒子物理学家林箐说，这比大多数WIMP搜索要低一个数量级。这使实验对极微弱的中微子信号更敏感，但也意味着数据集的比XENONnT的更嘈杂，因为包含了更多辐射和电子的信号。

两个团队的统计显著性都不高于3σ，这是物理学中证据可靠的基准，但这些结果符合太阳中微子与暗物质探测器相互作用的预测，Bell说。这表明这些观察首次揭示了中微子雾的迹象。“它们出现在了我们预计的位置。”她说。

Scholberg说，中微子雾要干扰搜寻暗物质的实验还得有一阵子，因为太阳中微子只会遮蔽某些类型的WIMP。“我们刚开始达到极限，离终点还远得很。”她说。

对未来暗物质搜寻的更大担忧是产生在地球大气层里的中微子，而不是来自太阳的中微子，美国芝加哥大学的理论物理学家Juan Collar说。大气中微子会把事情变得更扑朔迷离，因为它们会遮挡来自各种质量暗物质的信号。但在中微子雾造成问题之前，它本身还有许多有待了解的谜题。“苦乐参半吧。”他说。