不超過一點一電子伏特 中微子新質(zhì)量上限“出爐”

圖片來源：《科學》網(wǎng)站

來源：科技日報

中微子是自然界中迄今已知最“輕盈”的基本粒子，但其質(zhì)量一直是個未解之謎。現(xiàn)在，德國科學家對中微子的質(zhì)量提出了新的限定值：不超過1.1電子伏特(eV)，還不到單個電子質(zhì)量的50萬分之一。新結(jié)果是以前質(zhì)量限定值2eV的一半左右。

幾十年來，物理學家一直試圖測量中微子的質(zhì)量，然而，這種粒子“神出鬼沒”，幾乎不與普通物質(zhì)相互作用。

為了推斷其質(zhì)量，科學家研究放射性氚的“β衰變”——一個氚核衰變成一個電子和一個中微子。通過精確測量噴射出的電子的最大能量，可以推斷出未被觀測到的中微子的質(zhì)量。

據(jù)美國《科學》雜志網(wǎng)站近日報道，在新研究中，卡爾斯魯厄理工學院進行卡爾斯魯厄氚中微子(KATRIN)實驗的科學家將這種經(jīng)典方法發(fā)揮到了極致。他們使用一個23米長的飛船狀光譜儀，以前所未有的精度測量氚核衰變發(fā)出的電子。

新上限值僅基于28天的數(shù)據(jù)。KATRIN團隊希望最終收集1000天的數(shù)據(jù)，并將這個極限值再降低0.1—0.2電子伏特，或證明中微子的重量比這要重。

宇宙學測量已經(jīng)表明，中微子的質(zhì)量不能超過0.1eV，但這個估計是基于幾個假設。KATRIN團隊認為，如果他們能更好、更直接地測量中微子質(zhì)量的極限，可能會使宇宙學模型更可靠。

總編輯圈點

科學界了解中微子算是極晚。僅已知它不帶電，能以接近光速穿透像地球直徑那么厚的物質(zhì)，但質(zhì)量未知——推算應該極輕，卻又不知究竟輕到什么地步，只好給出一個“體重上限”。中微子神秘的原因，主要是因為太難檢測了，100億個中微子中只有一個會與物質(zhì)發(fā)生反應。然而，它始終是我們必須去解答的謎題——因為中微子不僅在微觀世界的基本規(guī)律中起著重要作用，也與我們宇宙的起源、演化及如今正反物質(zhì)存在狀態(tài)，都有著非比尋常的聯(lián)系。