十大影响未来科学实验:探寻中微子与暗物质之谜

2013年12月04日  来源：新浪科技   

　　最重要的物理学发现往往都与伟大的实验或实验装置的出现有关，以下为10个最有可能影响未来的实验计划或实验装置。欧洲核子中心的主要实验设施便是大型强子对撞机（LHC），工程师们不断对其探测装置进行技术升级，以便检测具有更高能级的粒子。

　　当去年欧洲核子中心的物理学家们宣布发现希格斯玻色子的消息之后，传统的粒子物理学的时代便终结了。这项发现填补了粒子物理学标准模型的最后一片缺失的瓦片。

　　标准模型中中微子是一个“怪胎”，它们极其微小，几乎没有质量，也几乎不与其他粒子发生作用。美国的NOVA实验和日本的T2K实验将有望揭示中微子的更多本质信息

　　物理学家们对于暗物质的本质仍然知之甚少，但现在他们开始尝试设计一些实验。比如LUX和XENON实验小组，他们将持续改进他们的实验，以便更多了解暗物质的本质

　　尽管标准模型非常成功，但它仍有问题，因为它预言中微子没有质量，但实际上中微子有质量。因此对中微子开展的细致研究将有可能导出更完善的理论模型。在这个领域，GERDA 和 MAJORANA实验已经取得积极的成果

　　中微子还有其他方面的奇怪问题。这种粒子最早被发现是从核反应堆里产生出来的，但2011年的分析发现科学家们实际探测到的中微子数量低于理论值。为了搞清这个问题，日本的CeLAND实验计划以及欧洲的SOX实验计划正在开展相关工作

　　这是科学家们有史以来设计过的最疯狂的科学实验之一——将1000个探测器分布在1立方公里的南极冰雪之中，从而建成他们所谓的南极“冰立方中微子望远镜”，它将被用于监测来自太阳系以及银河系的中微子流

　　为了彻底弄清中微子的本质，美国物理学家们正试图推进一项大规模实验计划，名为“长基线中微子实验”（LBNE）。该装置位于南达科他州一处废弃的矿井内，将用于探测130公里外由费米国家实验室产生的中微子流

　　尽管大型强子对撞机已经因为发现了希格斯粒子而声名大噪，但物理学家已经在考虑进一步提升它的能力。如果一切不出意外，到2020年，LHC装置将完成全面升级，建成所谓“高亮度大型强子对撞机”。另外还有一个规划中的大型项目“国际线性对撞机”，日本正积极争取该项目落户。

　　20世纪最大的未解之谜之一便是暗能量。它被认为是宇宙加速膨胀的原因。“暗能量调查”（DES）项目于今年开始实施，它将获取3亿个星系以及10万个星团的图像，通过考察天体在大尺度时空结构中的变化，从而为揭开暗能量之谜提供线索