微中子是宇宙中继光子后第二常见的基本粒子，我们目前已知 3 种微中子存在，但假定的微中子“惰性微中子”还是个未被发现的幽灵人物，一旦身份证实，将改写自 1975 年以来主导粒子物理的标准模型，并进一步解开可能由新粒子构成的暗物质谜团。现在，美国 MiniBooNE 实验即将发表一份为惰性微中子“正名”的新论文，让物理学界兴奋不已。
在粒子物理标准模型中，已知有三种味的微中子：电微中子（νe）、缈微中子（νμ）以及涛微中子（ντ），微中子是宇宙中最丰富的粒子之一，但它们不带电荷、比原子还要小，每秒可能有数不清的微中子通过你的手指尖，但它们只参与弱交互作用，不会与你身体的其他物质打招呼，因此很难被发现。
微中子种类最好的测定结果来自观测 Z 玻色子衰变，这种粒子衰变会产生各种类型的轻微中子及对应的反微中子，产生的轻微中子种类越多，Z 玻色子寿命越短。
虽然从标准模型中 6 种夸克与 6 种轻子的对应关系推测，实际上可能只有 3 种微中子，但过去一些实验让部分物理学家相信还有第 4 种更神秘的微中子类型存在：惰性微中子（sterile neutrino），它不能通过观测 Z 玻色子衰变确定、也不会参与弱交互作用（只参与重力交互作用，因此得名幽灵粒子），但可以通过微中子振荡产生。
最早揭示惰性微中子可能存在的是美国洛斯阿拉莫斯国家实验室的“液闪烁器微中子探测器（Liquid Scintillator Neutrino Detector，LSND）”，只不过除了美国费米国立加速器实验室（Fermilab）的MiniBooNE 实验异常数据曾试着佐证外，后续许多实验结果都与 LSND 相矛盾，最令人沮丧的是南极 IceCube 微中子探测器在分析 10 万次微中子事件后，于 2016 年宣布完全检测不到惰性微中子。
另有美国太空总署的人造卫星“威尔金森微波各向异性探测器（Wilkinson Microwave Anisotropy Probe，WMAP）”专门探测宇宙大爆炸后残留的辐射热，其观测数据也可同时兼容于 3 或 4 种微中子，所以，惰性微中子究竟存不存在一直是个热门话题。
直至去年为止，还有论文强烈质疑不会有惰性微中子，但现在来自 MiniBooNE 实验的 47 名物理学家共同发表新论文，再一次为幽灵粒子提出存在证据。
幽灵粒子真的证实存在？
简单来说，研究人员在 MiniBooNE 实验中，朝装有 800 吨矿物油的检测器发射缈微中子束（muon neutrino）与反微中子束（antineutrino）去与目标物质碰撞，最终检测到超出预期的数百个电微中子（electron neutrino）。
由于每种微中子在产生及探测时都具有明确的味，不过传播过程中会发生味间振荡，比如在某个地方产生的电微中子于另一个地方被探测到时，可能变为缈微中子或涛微中子，研究人员表示，上述实验异常结果很可能就是惰性微中子存在迹象，理论上，它们可以参与正常微中子作用并改变振荡幅度，导致更多缈微中子变成电微中子。
这次新实验让物理学家们期待不已，《Gizmodo》报导，如果惰性微中子真的被证实，将是自 2012 年大型强子对撞机（LHC）发现希格斯玻色子后，再度发现的一个全新基本粒子，同时也是第一个在标准模型外的粒子，纽约大学理论物理学家 Neal Weiner 表示，由于超越标准模型，证据通关门槛将会非常高。
如果惰性微中子存在，将粉碎自 1975 年以来主导粒子物理学领域的标准模型，最终重建一个全新宇宙学模型，科学家推测，暗物质很有可能就是由一种（或多种）粒子物理标准模型以外的新粒子所构成。
这篇新研究尚未于期刊正式发表，但你可以先在论文预印本网站 arXiv 上阅读全文。
- A Major Physics Experiment Just Found Hints of ‘Sterile’ Particles That Shouldn’t Exist
- Physicists Are Excited About Fresh Evidence for a New ‘Sterile’ Fundamental Particle
- A major physics experiment just detected a particle that shouldn’t exist
- Reports of sterile neutrino’s resurrection may be greatly exaggerated
- STERILE NEUTRINOS: MYSTERIOUS PARTICLE THAT SHOULDN’T EXIST MAY DEMAND ‘NEW PHYSICS’
- Scientists May Have Found Evidence of the Elusive Sterile Neutrino Particle
（首图为 MiniBooNE 实验检测器内部，来源：wikipedia）
