KATRIN 实验旨在测量中微子的质量，该实验宣布了对其质量上限的更精确估计——中微子的质量最多为 0.8 eV，也就是说，中微子比 0.8 eV 轻（1 eV = 1.782 x 10-36 kg）。
中微子（字面意思是“微小的中性粒子”）是宇宙中最丰富的基本粒子。它们几乎无处不在，存在于星系、太阳以及我们周围的整个空间中。每秒钟都有数万亿个中微子穿过我们的身体，而不与其他任何粒子发生相互作用。
它们大约在13.8亿年前的大爆炸后10⁻⁴秒首次形成，并在宇宙演化中扮演了重要角色。它们在恒星（包括太阳）的核聚变反应、地球上的核反应堆以及放射性衰变中持续大量产生。它们在恒星生命周期的超新星爆发过程中也发挥着重要作用，并能提供超新星爆发的早期信号。在亚原子层面，中微子为研究核子结构提供了一种工具。中微子还有助于解释物质-反物质不对称性。
尽管中微子具有如此重要的意义，但我们对它们仍知之甚少。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，人们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，但它们的精确质量仍然无法确定。为了更好地理解宇宙，精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 或电子伏特是指电子所处的电势增加 1 伏特时电子获得的能量，等于 1.602 × 10⁻¹⁹焦耳。在亚原子层面，根据质能对称性 E=mc²，用能量来表示质量是很方便的； 1 eV = 1.782 × 10⁻³⁶ kg。
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：
- 卡尔斯鲁厄氚中微子实验 (KATRIN)。 可在 https://www.katrin.kit.edu/
- 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
- 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
