盤點地殼深處五大神秘粒子，你只聽過暗物質和中微子

當世界上最大的原子對撞機忙著搜尋上帝粒子――希格斯玻色子的存在時，科學家此時正在建造地殼下方1公里深處最大的實驗室，旨在尋找宇宙中最神秘的粒子。岩石層可能有一種新力量存在的證據，它能夠保護在此進行的最精密實驗不受到宇宙射線和其它高能粒子的異塵餘生，幫助科學家窺探極其罕見的粒子。以下盤點了可能位於地下的五種神秘粒子，包括非粒子、弱相互作用重離子等。

非粒子

物理學家一直在地球地幔處尋找一種新的基本力。非粒子，兼具光子和擁有重量的粒子的雙重特性，或可能是導致遠程自旋相互作用的主要原因，這是指導致原子中的電子在長距離範圍內將它們的自旋頻率逐漸調整統一的新型力。

為了發現這種新基本力的存在證據，研究人員已經標記出地球地幔裡的電子的密度和自旋，目前正在調查這些地下電子是否會影響兩個相距4828千米的實驗中的中子和電子的自旋。如果地幔中的電子傳輸一種力量給實驗室裡的粒子，那麽它將改變粒子的自旋頻率。這種新基本力也將與引力、電磁力和強弱的核力一起影響宇宙的行為。

暗物質粒子

宇宙充滿了各種不可見的物質，它們也被稱為暗物質，後者的引力拖拽作用是導致星系不會分崩離析的主要原因。目前最主要的理論認為暗物質是由弱相互作用重離子組成的，後者很少會與正常物質發生相互作用。

好幾處實驗室，包括美國南達科塔州霍姆斯塔克金礦的最大地下氙探測器，也依賴地殼以保護實驗不受到宇宙射線的異塵餘生。目前為止，搜尋到重離子的證據寥寥無幾，但正在進行的其它幾項試驗或可能在未來幾年有新的發現。

太陽中微子

位於意大利的薩索國家實驗室的物理學家在所謂的變型，或者稱為“風味”的過程中，發現了太陽中微子的痕跡。太陽的核反應會產生這些不帶電的粒子，但主要的理論認為它們在前往地球的過程或會發生“風味”的改變。因此，尋找特定風味的太陽中微子的物理學家最終只會測量到比他們預期更少的極少數太陽中微子。

太陽中微子很少與物質發生相互作用，但是通過從歐洲核子研究委員會物理學實驗室發送731米粒子束至薩索國家實驗室，物理學家成功的捕獲到正在改變風味的粒子。這項發現證實了中微子在從太陽到地球的過程中的確會發生風味的改變。

發現反中微子

中微子可能形成於太陽，但地球地幔內部的放射性元素也能產生少量的中微子。薩索國家實驗室還成功的圍困了某些所謂的反中微子，後者形成於放射性的鈾或者釷衰變。這種新粒子或可能解釋地球內部形成了多少熱，從而導致構造板塊的運動。為了捕獲從地幔放射出的反中微子，研究人員使用了一種基於油的液體，當亞原子粒子撞擊該液體時它會發光。研究人員鑒別出反中微子的存在是因為當中子撞擊液體的原子時，它們放射出正電子。

核子衰變

儘管很多亞原子粒子會衰變成其它粒子，但目前科學家還尚未發現組成原子核的質子和中子的衰變。旨在揭示物理學的一切的大統一理論預測了核子衰變的存在。

為了找到這種罕見衰變的證據，日本神岡礦山地下的超級神岡探測器實驗的科學家已經耗費了多年時間尋找核子衰變。即使光子的衰變時間需要10的34次方，探測器也應該能夠發現少數光子衰變跡象。然而，目前為止超級神岡探測器仍一無所獲。