在意大利阿布鲁佐近一英里的岩石下，科学家们正在努力解开宇宙中最小物质的秘密。当发生称为贝塔衰变的放射性过程时，它通常会发射出两个粒子：带负电的电子和一种微小的、不带电的中微子的变体。格兰萨索国家实验室的大型富集锗无中微子双贝塔衰变实验（LEGEND-200）旨在弄清楚这个过程是否可以在没有中微子最终产生的情况下发生。答案可能会影响我们对物质如何产生的理解。
“无中微子双贝塔衰变”过程，如果确实发生，则非常罕见。注意到衰变产生电子但没有中微子可能很困难，尤其因为中微子在各处都很丰富——每秒有数十亿个穿过你的身体——并且经常在背景辐射与机器组件发生反应时产生。
这就是为什么科学家们专注于“首先选择真正低放射性的材料，然后再想出许多巧妙的方法来排除背景[粒子]”，德雷塞尔大学粒子物理学家米歇尔·多林斯基说，她没有参与该项目。
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图片来源：恩里科·萨凯蒂
LEGEND-200配备了轻微放射性的锗晶体，它既是贝塔衰变的来源，又是中微子探测器。为了屏蔽环境粒子，整个装置浸没在由水和液氩屏蔽的低温罐中。核心周围环绕着绿色光纤和反射膜，可以将杂散粒子弹开。
如果LEGEND-200观察到无中微子双贝塔衰变，那将意味着与质子、电子和其他基本粒子（它们各自都有一个“反粒子”，会在接触时摧毁它们）不同，中微子是它们自己的反粒子，并且可以互相湮灭。如果是这种情况，那么当发生双贝塔衰变时，将产生两个中微子并立即湮灭，不留下任何中微子。“这是试图理解为什么物质在早期宇宙中占据反物质的主导地位，以及为什么宇宙今天以这种方式存在的重要组成部分，”多林斯基说。
在水箱内部，镜面薄膜环绕着
LEGEND合作者，苏黎世大学的实验物理学家劳拉·鲍迪斯很高兴看到这项实验在今年晚些时候开始收集数据时会揭示什么。“关于中微子，我们有很多事情都不知道，”她说。“它们仍然充满了惊喜。”