氢的衰变同位素刚刚为我们提供了迄今为止对氢的质量的最小测量。
通过测量氚β衰变过程中释放的电子的能量分布，物理学家确定电子反中微子的质量上限仅为0.8电子伏特。 即 1.6 × 10–36公制质量为千克，英制质量则非常非常小。
虽然我们还没有精确的测量，缩小范围使我们更接近于理解这些奇怪的粒子，它们在宇宙中扮演的角色，以及它们可能对我们当前的物理理论产生的影响。 该成果是在卡尔斯鲁厄氚中微子实验中取得的（凯特琳） 在德国。
“此处介绍的 KATRIN 的第二次中微子质量测量活动达到了亚电子伏特灵敏度，”研究人员在论文中写道。
“结合第一个活动，我们设定了改进的 m 上限n小于0.8电子伏特。 因此，我们缩小了准简并中微子质量模型的允许范围，并且提供了有关中微子质量的独立于模型的信息，这使得可以测试非标准宇宙学模型。”
非常奇特。 它们是宇宙中最丰富的亚原子粒子之一，类似于电子，但不带电荷且几乎没有质量。 这意味着它们很少与正常物质相互作用； 事实上，现在有数十亿正在通过你的身体。
这就是为什么我们称它们为幽灵粒子。 这也使得它们非常难以被发现。 我们确实有一些检测方法- 例如切伦科夫中微子探测器– 但这些是间接的，捕获经过的中微子的影响，而不是中微子本身。
所有这一切意味着测量接近零质量处理这些颗粒是一项特别艰巨的挑战。 但是，如果我们能够测量这种性质，我们就能对宇宙了解更多。 不幸的是，这也很难做到。 你不能只抓起一个小天平，把一个中微子放在上面，然后就到此为止了。
KATRIN 利用氢的不稳定放射性同位素（称为氢的不稳定放射性同位素）的 β 衰变氚探测中微子的质量。 在 70 米（230 英尺）长的室内，氚气衰变成氦、一个电子和一个电子反中微子，同时一个巨大、灵敏的光谱仪探测结果。
因为中微子是如此幽灵般，所以不可能测量它们。 但物理学家非常确定粒子及其反粒子具有均匀分布的质量和能量。 因此，如果测量电子的能量，就可以推导出中微子的能量。
这就是团队如何获得中微子质量上限1电子伏的方法回到2019年。 为了改进这一结果，研究小组将增加氚衰变次数与减少其他类型放射性衰变污染的方法结合起来，从而得到了改进的上限。
“这项费力而复杂的工作是排除由于扭曲过程而导致结果出现系统性偏差的唯一方法，”卡尔斯鲁厄理工学院的物理学家 Magnus Schlösser 和 Susanne Mertens 说道德国马克斯·普朗克物理研究所的教授。
“我们为我们的分析团队感到特别自豪，他们以巨大的承诺接受了这一巨大的挑战并取得了成功。”
这一结果标志着中微子的测量结果首次降至 1 电子伏特阈值以下。 这是一个重要的结果，虽然还不是一个精确的质量，但将使科学家能够完善宇宙的物理模型。
与此同时，该合作将继续尝试改进中微子质量的测量。
“对中微子质量的进一步测量将持续到 2024 年底，”研究人员说。 “为了充分发挥这一独特实验的潜力，我们将稳步增加信号事件的统计数据，并不断开发和安装升级，以进一步降低背景率。”
结果已发表于自然物理学。
