卡尔斯鲁厄氚中微子 (KATRIN) 实验的物理学家报告了迄今为止对中微子质量上限最精确的测量，将其确定为 0.45 电子伏特 (eV)，不到电子质量的百万分之一。
KATRIN 主光谱仪的内部视图。图片来源：M. Zacher / KATRIN 合作。
中微子是宇宙中最丰富的粒子，以三种不同的类型或味道存在：电子中微子、μ子中微子和τ中微子。
这些味道会振荡，这意味着单个中子在传播时可以转变为每种类型，这提供了令人信服的证据，证明中微子拥有的质量与标准模型最初对无质量中微子的假设相矛盾。
然而，它们的确切质量仍然是粒子物理学的最大谜团之一。
在一个新纸在日记中科学，KATRIN 合作组织的物理学家展示了 KATRIN 实验的前五次测量活动的结果。
“KATRIN 实验通过分析氚的贝塔衰变来确定中微子的质量，”他们解释道。
“在衰变过程中，中子转变为质子，发射出电子和电子反中微子——后者是中微子的反粒子。”
“通过分析发射电子和电子反中微子之间总衰变能的分布，可以推断出中微子的质量。”
2019 年至 2021 年期间的 259 天里，KATRIN 物理学家测量了大约 3600 万个电子的能量，数据集比之前的运行大六倍。
研究结果确立了最严格的基于实验室的有效电子中微子质量上限，将其设置为 < 0.45 eV，置信度为 90%。
这一结果标志着中微子质量极限的第三次细化，比之前的极限提高了 2 倍。
“为了得到这个结果，我们分析了五次测量活动，从 2019 年到 2021 年总共收集了大约 250 天的数据——大约是 KATRIN 预期数据总量的四分之一，”KATRIN 实验的两名联合发言人之一、卡尔斯鲁厄理工学院的物理学家 Kathrin Valerius 博士说。
“通过每一次活动，我们都获得了新的见解，并进一步优化了实验条件，”马克斯·普朗克核物理研究所和慕尼黑工业大学的物理学家 Susanne Mertens 博士说。
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马克斯·阿克等人。 （卡特琳合作）。 2025 年。基于 259 天 KATRIN 数据的直接中微子质量测量。科学388（6743）：180-185； DOI：10.1126/science.adq9592
