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「博科园」最新研究发现：你也可以和中微子一起玩台球，非常美妙！，太好了

很难相信你可以和中微子一起玩台球 ， 某些中微子相互作用事件比你想象的更接近游戏 。 在这些带电-电流准弹性相互作用(简称CCQE相互作用)中 ， 中微子撞击原子核中的粒子（质子或中子） 。 两个粒子从碰撞中出来 ， 其中一个是μ介子 ， 它是电子的一个较重的表亲 ， 另一个是质子(如果静止粒子是中子)或中子(如果静止粒子是质子) 。
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这些准弹性反应产生的中微子相互作用 ， 就像台球游戏中球之间的碰撞：只要你知道最初参与相互作用的所有四个粒子类型和中微子的原始方向 ， 你就可以通过测量其中一个传出粒子的方向和能量来猜测传入中微子的能量 。 带电-电流准弹性相互作用是当前和未来中微子振荡实验中 ， 一种重要的中微子相互作用模式 ， 如费米实验室主持的国际深部地下中微子实验 。
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它们类似于每个台球玩家都知道的弹性相互作用 ， 除了一个重要的方面：弱核力允许粒子从一种变成另一种 ， 因此有了“准弹性”的名字 。 在这个亚原子台球游戏中 ， 主球(中微子)击中一个静止的红色球(质子) ， 它从碰撞中出现为橙色的球(中子) 。 由于大多数现代中微子实验 ， 使用的是由从碳到氩的重核组成的目标 ， 核效应以及核内中子和质子之间的关联 ， 可能会导致观测到的相互作用率发生重大变化 ， 并对估计的中微子能量进行修正 。
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科学家们通过粒子探测器中留下的一条长长μ子轨迹 ， 以及潜在的一个或多个质子轨迹来识别带电-电流准弹性相互作用 。 然而 ， 由于靶核内的核效应 ， 这种实验特征有时可以由非带电-电流准弹性相互作用产生 。 类似地 ， 核效应也可以改变终态粒子 ， 使带电-电流准弹性相互作用事件看起来像 ， 反之亦然 。 由于核效应可能使识别真正的带电-电流准弹性相互作用事件具有挑战性 ， Minerva仅根据终态粒子的属性报告测量结果 。
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并将其称为类似带电-电流准弹性相互作用的事件（因为它们将同时来自真实的带电-电流准弹性相互作用事件和非带电-电流准弹性相互作用事件） 。 类带电-电流准弹性相互作用事件是指至少有一个出射μ子 ， 任意数量的质子或中子 ， 没有介子作为末态粒子的事件（介子和质子、中子一样 ， 都是由夸克组成；质子和中子有三个夸克；介子有两个夸克） 。
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研究使用费米实验室中能中微子束测量了类似带电-电流准弹性相互作用中微子相互作用的可能性 ， 中微子通量在6GeV达到峰值 。 与Minerva早期使用低能束（3GeV峰值中微子通量）进行的测量相比 ， 此测量具有能量覆盖范围更广和统计数据更大的优势：
1318540个类似带电-电流准弹性相互作用的事件 ， 而在早期的低能运行中 ， 只有109275个事件 。 研究人员把这些带电-电流准弹性相互作用概率测量 ， 作为中微子转移到原子核的动量平方的函数 ， 科学家们称之为Q2 。
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该曲线图显示了低Q2和高Q2地区的数据与大多数预测之间的差异 。 通过将测量结果与各种模型进行比较 ， 科学家们可以对其进行改进 ， 更好地解释核环境中的物理现象 。 研究还根据发出的μ子动量 ， 对中微子相互作用的概率进行了更详细测量 。 它们既考虑了μ子在入射中微子轨迹方向上的动量 ， 也考虑了μ子在垂直于其轨迹方向上的动量 ， 这项研究有助于当前和未来中微子实验理解在广泛μ子运动学上的数据 。


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