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中微子的质量小于 0.8 eV

科学物理中微子的质量小于 0.8 eV

被授权称重中微子的 KATRIN 实验宣布了对其质量上限的更精确估计——中微子的重量最多为 0.8 eV,即中微子的重量小于 0.8 eV(1 eV = 1.782 x 10-36 kg)。

中微子 (字面意思是小的中性粒子)是宇宙中最丰富的基本粒子 宇宙. 它们几乎无处不在,在银河系,在太阳中,在我们周围的所有空间中。 每秒有数以万亿计的中微子穿过我们的身体,而不会与任何其他粒子相互作用。  

他们最初成立 10-4 大约在 13.8 亿年前的大爆炸后几秒钟,在宇宙演化中发挥了重要作用。 它们在包括太阳在内的恒星的核聚变反应中、在地球上的核反应堆中以及在放射性衰变中不断地大量形成。 它们在恒星生命周期的超新星过程中也很重要,并提供超新星爆炸的早期信号。 在亚原子水平上, 中微子 提供研究核子结构的工具。 中微子 也可以帮助解释物质-反物质的不对称性。  

尽管有所有这些重要性,但仍有很多未知之处 中微子. 我们不知道它们如何与其他粒子相互作用。 同样,自从发现中微子振荡以来,就知道中微子具有非零质量。 我们知道中微子的质量非常小,是所有基本粒子中最轻的,但它们的确切质量仍未确定。 为了更好地了解宇宙,准确测量中微子的质量至关重要。  

卡尔斯鲁厄理工学院 (KIT) 的卡尔斯鲁厄氚中微子实验 (KATRIN) 是六个国家的合作项目,致力于测量具有亚 eV 精度的中微子质量。  

2019 年,KATRIN 实验宣布中微子的重量最多为 1.1 eV,这比之前的上限测量值 2 eV 提高了两倍  

1 eV 或电子伏特是当电子的电势增加一伏特时电子获得的能量,等于 1.602 × 10 - 19 焦耳。 在亚原子水平上,按照 E=mc 的质能对称性,用能量表示质量是很方便的2 ; 1 eV = 1.782 x 10-36 公斤。  

14 年 2022 月 0.8 日,KATRIN 合作组织宣布以前所未有的精度测量中微子的质量,揭示中微子的重量小于 1 eV,从而打破了中微子物理学中 XNUMX eV 的障碍。  

研究小组的目标是在 2024 年底之前继续对中微子质量进行进一步测量。从 2025 年开始,在新的 TRISTAN 探测器系统的帮助下,KATRIN 实验将着手寻找无菌中微子。 由于质量在 KeV 范围内,无菌中微子将成为神秘暗物质的候选者。  

*** 

来源:  

  1. 卡尔斯鲁厄氚中微子实验 (KATRIN)。 可在 https://www.katrin.kit.edu/  
  1. 卡尔斯鲁厄理工学院 (KIT)。 新闻稿 012/2022 – 中微子的重量小于 0.8 电子伏特。 14 年 2022 月 XNUMX 日发布。可在 https://www.kit.edu/kit/english/pi_2022_neutrinos-are-lighter-than-0-8-electron-volts.php 
  1. 卡特琳合作。 具有亚电子伏特灵敏度的直接中微子质量测量。 纳特。 物理。 18, 160–166 (2022)。 发表时间:14 年 2022 月 XNUMX 日。DOI: https://doi.org/10.1038/s41567-021-01463-1 
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