800 英里長的科學實驗，或能突破空間維度？

儘管許多引人入勝的實驗在陸地上開展，甚至在地球軌道上進行，然而一些最爲迷人的科學研究卻正在我們腳下展開。世界上首屈一指的粒子加速器——大型強子對撞機，安全地坐落在瑞士日內瓦的地下。世界上第一臺激光干涉儀 KAGRA 完全建在地下，其引力波探測器的前身 LIGO 也有基礎設施埋在地下。

然而，也許最受期待的地下科學實驗是即將到來的深地下中微子實驗（DUNE）。顧名思義，它的主要任務是研究中微子和反中微子，由於它們極其難以捉摸的性質，有時被稱爲“幽靈粒子”。DUNE 面臨着艱鉅的任務，因爲這些粒子——所有三種“味道”——每種的質量都比電子小數十億倍。即便如此，中微子和反中微子可能是在宇宙開始時物質戰勝反物質背後的原因，導致了……嗯……一切的形成。

像這樣規模的項目——準確來講，約 800 英里長——其他的發現也有可能存在。事實上，韓國中央大學高能物理中心最近發表在《高能物理雜誌》上的一項研究表明，DUNE 有可能揭示一個被稱作大額外維度或者 LED 的概念。

簡而言之，DUNE 粒子加速器（位於伊利諾伊州巴達維亞的費米實驗室）將產生μ介子中微子和反中微子，然後它們將前往位於南達科他州地下 1.5 公里處的探測器。在它們從伊利諾伊州到南達科他州的 4 毫秒行程中，預計中微子會轉化爲電子中微子和陶中微子（中微子往往會做這種事）。瞭解這種中微子的演變能夠幫助拼湊出大爆炸後的最初那些時刻發生了什麼，但中微子的行爲也可能表明，額外的空間維度與我們傳統的四個維度並存。

《生活科學》報道 表示，這些大額外維度實際上非常小，約爲百萬分之一米，但與飛米（千萬億分之一米）領域中的典型亞原子尺寸相比，它們就顯得非常大了。

“這一理論的主要動因在於解決爲什麼 引力 比自然界中的其他基本力弱得多的問題，”忠安大學此項研究的合著者梅赫迪·馬蘇德向《生活科學》表示。“此外，大額外維度理論爲微小中微子質量的起源提供了一種潛在的解釋，這一現象在粒子物理學的標準模型中仍未得到解釋。”

作者們覺得，DUNE 理應能夠探測到這些維度，因爲它們會改變中微子的振盪——也就是說，前提是它們真的存在。藉助計算機模擬，馬蘇德和他的團隊逐漸相信，如果 LED 的尺寸約爲百萬分之一米，DUNE 就足夠靈敏，能夠確認其存在。把 DUNE 所做的努力與來自其他對撞機和宇宙學實驗的數據相結合，能夠進一步增進我們對 LED 的理解。

目前，這一切都只是理論。但一旦 DUNE 在 2028 年上線運行，許多人們期待已久的問題應該能夠得到解答——或者至少會轉變爲新的、令人興奮的問題。