
Katrin實驗的主要光譜儀確定中微子的質量。圖片來源:Markus Breig,套件
經過數十年的試圖測量質量中微子,最了解的常見亞原子顆粒之一,物理學家仍然沒有答案。但是,它們確實具有最大的粒子物理學世界,其中能量單位測量質量,即電子中微子的0.8電子伏。該數字比最輕的其他標準模型少100,000倍費米恩。
首先提出了中微子,因為核反應後缺少能量,只有創建一個我們一無所知的粒子,物理學家認為才能解釋這一點。進一步的工作以三種類型(電子中微子,中微子中微子和tau中微子,每種中微子有三種類型,它們都有三種類型的工作,每種類型都有反粒子)。很長一段時間以來,科學最熱門的辯論都關注中微子是否有群眾。最終,他們做到了,但只有很少的數量。
定義其質量的微小,證明更難解決,但是在一份新論文中提供了一種答案自然物理學。工作是karlsruhe tritium nutrino實驗(Katrin)合作。
中微子在各種反應中產生,但仍很難檢測到。僅檢測SN1987A在幾個世紀以來,成為距地球最接近的超新星,這一事件發起了中微子天文學(以及11個以上的科學論文)。然而,人們認為中微子帶走了這些巨大爆炸中釋放的大多數引力。即使在163,000光年的距離處,也必須通過我們的星球傳遞驚人的數字。
而不是試圖通過直接觀察中微子質量來測量中微子質量,而是研究了最簡單的核反應之一,beta衰減之一氚。 Tritium的半衰期為12。3年,當它衰減時,它會發出電子,還釋放了中微子。通過測量電子具有多少能量,作者可以通過前所未有的精度來計算缺少的能量。一旦他們考慮了釋放能源的所有其他方式,或者其他來源可能污染了測量值,則將中微子能量視為剩下的。

但是,測量其他所有內容並不快。 “由於流程扭曲的過程,這項費力而復雜的工作是排除我們結果系統偏見的唯一方法,”作者馬格努斯城堡博士Karlsruhe技術研究所蘇珊·梅爾滕斯(Susanne Mertens)教授馬克斯·普朗克物理研究所說。
在這一切中,作者計算中微子的質量不超過0.8 eV(1.3 x 10-19)。如果您為何以能量單位進行測量感到困惑,請考慮愛因斯坦最著名的作品,E = MC2。允許光線速度的小問題,質量是能量,可以以這種方式進行測量。如果您堅持使用質量單位,則最大值為1.6×10–36公斤。
測量中微子的質量是一個長期的項目,但是大多數努力已證明有缺陷,要么產生取決於所使用的宇宙模型的結果。其他人的精確度則不那麼精確,最大超過1 eV。 “粒子物理界對1-EV障礙已被打破感到興奮。”約翰·威爾克森教授北卡羅來納大學(University of North Carolina),他是卡特林(Katrin)董事會的主席。
不可避免地,研究人員還沒有完成,並將繼續進行測量,直到2024年底,希望能夠進一步縮小可能的範圍。
這項工作將闡明中微子是否構成宇宙神秘的暗物質的問題,如果是的,那麼多少。