费米实验室寻找来自另一维度的“访客”

如果能找到时-空四维空间之外的另一维度，那将是物理学历史上惊天动地的发现。伊利诺斯州巴达维亚(Batavia)的费米国家加速器实验室里，科学家正设计一个新的试验，这个试验有可能探测出另一个维度真实存在的神秘迹象。

为了寻找行踪不定的次原子微粒——中微子，费米实验室的研究人员去年进行了MiniBooNE研究，宣称他们发现了非常反常的现象。质量极小且不带电的中微子，是在核反应和粒子衰变中产生的。中微子可以分为3类：电子中微子、μ介子中微子和t介子中微子，并且在这三类状态中不断跳变。观测通过费米实验室的离子加速器产生的μ介子时，MiniBooNE的研究员发现，超出预测的大量低能粒子(475M电子伏特以下)转换成电子中微子。经过一年的分析，科学家并没有就这种“低能过量”现象给出合理的解释。这一难题将重点关注在了令人好奇的非常规假说上：第四种中微子可能在另一维度跳进跳出。

致力于统一引力定律和量子力学的弦理论家很久前就作出了存在另一维度的推测。一些物理学家提出，宇宙中几乎所有粒子都存在于10维空间中的4维“膜(平面)”上(这里介绍一下膜宇宙的概念：许许多多空间是以多层膜的形式存在于一个多层超空间。我们人类生存的这个膜（空间）是以折叠的形式存在的，遥远的星球在一个多层空间中看，可能离我们地球只有1毫米的距离。光波只能局限在膜内传输，而引力却能够“泄漏”到其它空间，也即引力可以在其它空间传输——译者注)。但仅通过引力与其他粒子作用的惰性中微子，应该能够在“膜”上进出，并通过捷径到达另一个维度。2005年，在德国多特蒙德大学工作的Heinrich Päs、夏威夷大学的Sandip Pakvasa和范德比特大学的Thomas J. Weiler预言，跨维度跳转的惰性中微子将使三类低能中微子之间的振动加剧，这一预言在两年后被MiniBooNE证实。

新的物理学定律可能被发现，这激励着MiniBooNE团队很快提出了MiniBooNE试验，以验证惰性中微子假说。新的探测器是一个充满170吨液氩的低温储罐，它能比之前的试验设备更精确地探测出低能粒子。中微子反应中出现的粒子将会使液氩电离，产生的电流顺着储罐边缘的电线传输。科学家届时能定位粒子的轨迹，从而分辨出电子中微子反应和其他反应，由此可以判断低能粒子是否振动加剧。

这一试验预计花费1500万美元，MicroBooNE储罐将会安放在费米实验室的MicroBooNE探测器附近，这样才能观测到同样的中微子束。今年6月，试验时的物理顾问委员会批准了这一项目的设计，如果进行顺利，2011年探测器就可以投入使用。

研究人员希望MicroBooNE将意味着会开发更大的探测器——像运动场一样大的储罐中装着几百甚至几千吨液氩。这样的装置有助于发现证实更多的假说现象，如质子的稀有衰变。耶鲁大学物理学家、MicroBooNE发言人Bonnie Fleming说，“这是个了不起的新技术，是进行更深一步物理学研究的关键”。