研究中微子

其他超越现在的物理暗示标准模型关注中微子．在标准模型中，这些粒子的质量为零，因此任何对非零质量的测量，无论多么小，都将表明标准模型之外的过程的存在。直接测量这三种中微子质量的实验已经完成产生了只限制;也就是说，它们没有给出特定质量的迹象中微子输入，但要排除任何超过实验可以测量的最小质量的值。其他实验通过研究中微子是否可以从一种类型转变为另一种类型，间接测量了中微子的质量。这样的中微子“振荡”-量子由于粒子的波状性质，这种现象只有在基本中微子类型之间存在质量差异时才会发生。

中微子振荡的第一个迹象来自于探测实验太阳中微子．到了20世纪80年代中期，出现了几种不同类型的实验，比如由美国物理化学家进行的那些实验小雷蒙德·戴维斯，在黄金我在南达科塔州他一直观测到的电子中微子数量只有到达时的三分之一到三分之二地球从太阳，他们在哪里发出由核反应将氢来氦在太阳核心。一种流行的解释是，电子中微子在穿过太阳的过程中变成了另一种类型——例如，变成了μ子中微子。最初的实验是为了捕捉电子中微子而设计的，μ子中微子不会被探测到。然后在2002年，加拿大安大略省的萨德伯里中微子天文台(SNO)宣布了太阳中微子中中微子振荡的第一个直接证据。这个实验，是基于1000吨的重水它可以通过一种反应来检测电子中微子，但也可以通过另一种反应来检测所有类型的中微子。SNO发现，尽管探测到的任何类型的中微子数量与基于太阳内部物理的计算结果一致，但观测到的电子中微子数量大约是预期数量的三分之一。这意味着“缺失的”电子中微子已经变成了另一种类型。根据理论，当中微子穿过物质时(如在太阳中)，振荡的量取决于基本中微子类型(实际上不同于观察到的电子中微子、μ子中微子和tau中微子“味道”)质量平方之间的差异。用所有可用的太阳中微子数据合在一起(截至2016年)，并将它们拟合到基于电子中微子和μ子中微子之间振荡的理论模型中，表明质量平方的差异为7.5 × 10⁻⁵电动汽车²．

中微子振荡的早期证据来自于1998年神冈矿的超级神冈探测器，岐阜日本县，他们正在研究中微子的产生宇宙射线地球另一侧的相互作用探测器发现，相对于电子中微子，穿过地球向上的μ子中微子要比穿过大气层向下的少。这表明，在穿越地球的过程中，μ子中微子可能会变成tau中微子，而这在超级神冈中是无法探测到的。这些努力赢得了诺贝尔奖2002年，超级神冈的导演，正敏Koshiba2015年，日本物理学家获得诺贝尔奖Kajita高明．戴维斯因其早期在南达科他州的努力而被授予2002年奖的一部分。SNO导演阿瑟·b·麦克唐纳与Kajita分享了2015年的奖项。

实验在粒子加速器而且核反应堆在更短的距离尺度上(从几十米到几百米)没有发现振荡的确凿证据。“长基线”实验发现，在加速器上产生的μ子中微子在几百公里的距离上发生振荡。其目的是建立一个自洽的图像，清楚地表明中微子质量的值。

与宇宙相连

巨大的中微子超对称粒子都提供了可能不发光的解释，或者“黑暗”问题人们认为构成质量的26.5%宇宙．这暗物质如果运动必须存在星星而且星系都是要被理解，却还没有被观察透辐射任何一种。有可能一部分(如果不是全部的话)暗物质是由于正常物质未能燃烧成恒星而形成的，但大多数理论倾向于更奇特的解释，特别是那些涉及新粒子种类的解释。这样的粒子必须质量很大而且相互作用非常弱;否则，他们早就被人知道了。为了保护它们不受其他影响而在地下进行的各种实验，正试图探测到这样的现象。弱相互作用大质量粒子，即wimp，当地球穿过可能存在于宇宙中的暗物质时银河系．

目前的其他研究包括寻找一种新的物质状态夸克-胶子等离子体．这应该只存在了10微秒左右在宇宙诞生之后大爆炸那时的宇宙太热、太有能量夸克来合并变成粒子，比如中子和质子。夸克以及它们相互作用的胶子本应以等离子体的形式自由存在，类似于我们更熟悉的等离子体等离子体的离子当能量太大时，电子就会形成电子以保持与原子核的连接，例如在太阳中。在实验中欧洲核子研究中心在厄普顿的布鲁克海文国家实验室，纽约在美国，物理学家以高能量碰撞重原子核，以达到可能高到足以使原子核中的物质发生变化的温度和密度阶段从正常状态，夸克被限制在质子和中子变成由自由夸克和胶子组成的等离子体。这种物质新状态的一种揭示方式是创造出比正常情况下更多的奇异夸克，从而产生更多的奇异粒子碰撞．欧洲核子研究中心声称已经观测到夸克-胶子等离子体的迹象，但明确的证据只能来自布鲁克海文的相对论重离子对撞机(RHIC)的实验大型强子对撞机在欧洲核子研究中心。这些实验，连同那些寻找暗物质粒子的实验，以及那些研究物质和物质之间差异的实验反物质，说明了日益增长的相互依赖性粒子物理而且宇宙学-非常小的科学和非常大的科学。