北海道大学(Hokkaido University)的研究表明，一种名为中微子的难以捉摸的粒子可以与光子(光和其他电磁辐射的基本粒子)相互作用，其方式此前从未被发现。北海道大学名誉教授Kenzo Ishikawa及其同事北海道理科大学讲师Yutaka Tobita的研究结果发表在《物理开放》杂志上。

“我们的结果对于理解一些最基本的物质粒子的量子力学相互作用很重要，”石川说。“它们还可能有助于揭示目前对太阳和其他恒星现象知之甚少的细节。”

中微子是最神秘的基本粒子之一。它们很难研究，因为它们几乎不与其他粒子相互作用。它们是电中性的，几乎没有质量。然而，它们是非常丰富的，有大量的能量不断地从太阳流出，穿过地球，实际上穿过我们自己，几乎没有任何影响。了解更多关于中微子的知识对于测试和完善我们目前对粒子物理学的理解(即标准模型)非常重要。

“在正常的‘经典’条件下，中微子不会与光子相互作用，”石川解释说，“然而，我们已经揭示了中微子和光子如何在超大尺度(大至103公里)的均匀磁场中被诱导相互作用，这种磁场以一种被称为等离子体的物质的形式存在，这种物质出现在恒星周围。”等离子体是一种电离气体，这意味着它的所有原子都获得了多余或缺乏的电子，使它们成为带负电或正电的离子，而不是在地球上日常条件下可能出现的中性原子。

研究人员描述的这种相互作用涉及一种叫做电弱霍尔效应的理论现象。这是电和磁在极端条件下的相互作用，两种基本的自然力——电磁力和弱力——合并成电弱力。这是一个理论概念，预计只适用于早期宇宙的高能条件或粒子加速器的碰撞。

这项研究推导出了一种数学描述这种意想不到的中微子-光子相互作用，即拉格朗日量。它描述了关于系统能量状态的所有已知信息。

石川说:“除了对我们理解基础物理学的贡献之外，我们的工作还可能有助于解释太阳日冕加热之谜。”“太阳最外层的大气层——日冕——的温度比太阳表面的温度高得多，这是一个长期存在的谜团。我们的工作表明，中微子和光子之间的相互作用释放出能量，使日冕升温。”

石川说:“我们现在希望继续我们的工作，以寻求更深入的见解，特别是在这些极端条件下中微子和光子之间的能量转移。”