科学家测定最精确中微子质量上限

4个月前 来源:科技日报 观看:64

德国卡尔斯鲁厄理工学院的国际氚中微子实验(KATRIN)团队4月10日公布了对中微子质量上限迄今为止最精确的测量结果,将其限定在0.45电子伏特(eV)以内,这还不足电子质量的百万分之一。这项成果进一步约束了这一宇宙中最神秘的基本粒子之一,并推动物理学超越标准模型发展。该研究成果已在最新一期《科学》杂志上发表。zUF即热新闻——关注每天科技社会生活新变化gihot.com

作为电中性的基本粒子,中微子是宇宙中最丰富的粒子之一,以三种不同的“味道”存在:电子中微子、μ子中微子和tau中微子。这些不同类型的中微子可相互转换,这种现象被称为振荡,提供了中微子具有质量的有力证据。这与标准模型最初假设的无质量中微子相悖,然而测量它们的确切质量依然是粒子物理学中的一个重大难题。zUF即热新闻——关注每天科技社会生活新变化gihot.com

KATRIN实验通过分析氚的β衰变来探索中微子的质量。在这个过程中,氚核转变为氦核的同时释放出一个电子和一个电子反中微子。通过研究这个过程中电子和电子反中微子之间总衰变能量分布,科学家能够推断出中微子的质量。在2019年至2021年间进行的5次测量活动中,KATRIN合作团队经过259天的数据收集,测量了大约3600万个电子的能量,数据量达到了以前的6倍之多。基于这些数据,他们设定了有效电子中微子质量的上限为小于0.45eV,置信度达到90%,这是目前实验室获得的关于中微子质量最严格的限值。zUF即热新闻——关注每天科技社会生活新变化gihot.com

KATRIN实验计划在完成总计1000天的数据采集后于2025年结束。届时,通过对完整数据集的分析,研究人员预计能够在90%的置信水平下估计出接近0.3eV预测值的有效电子中微子质量。zUF即热新闻——关注每天科技社会生活新变化gihot.com

这项工作不仅加深了人们对中微子本质的理解,也为探索超出标准模型的新物理开辟了道路。zUF即热新闻——关注每天科技社会生活新变化gihot.com

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