首界定最轻微中子的最大质量上限,比电子轻1,000万倍

时间:2019-09-12 来源: 国内新闻

每一秒,都有数十亿的“幽灵粒子”穿过你的身体。它们很少与普通物质相互作用,所以我们不觉得这个粒子是“微中子”。面对几乎没有质量的微中子,科学家们现在终于计算出最轻微中子的质量 - 比电子轻1000万倍。

中微子实际上是一种微小的电中性粒子。它是一种轻子。它不参与强相互作用和电磁相互作用。它只参与重力相互作用和弱相互作用。他们可以穿越宇宙。极端的环境不会留下任何痕迹,即使强磁场也不会受到影响。

当在地球附近探测到的微中子主要来自太阳内部的核反应时,实际上,地球朝向太阳的区域每秒都会从太阳中穿过大约650亿个中微子,甚至每秒钟。数十亿微中子穿过你的身体,但它们不与普通物质相互作用,很难找到。

微型中子还分为三种“味道”:电子微中子(νe),微中子(νμ)和陶微中子(ντ),伦敦大学物理学家阿瑟路里罗解释说,你可以使用冰淇淋三种口味的草莓,巧克力,和香草想象微型中子的三种“味道”:它们本质上是相同的,但内部比例不同,导致三种微中子的不同行为,例如不同的质量。

以前的研究表明,微中子质量很高,天文学家Takaaki Kajita和Arthur B. McDonald获得了2015年诺贝尔物理学奖。然而,与其他亚原子粒子相比,微中子的质量仍然微不足道,甚至还没有确定精确质量。现代物理学中使用的标准模型尚未更新三个微中子的质量分布,只给出一个严格的约束:三个微中子质量的总和不超过0.3 eV。

这是因为我们大多数人只能检测微中子的间接影响,而不是微中子本身。测量微妙的质量简直比较困难。

现在,伦敦大学学院,里约热内卢联邦大学,巴黎天体物理学研究所和圣保罗大学的科学家们首次确定了最轻微的中子质量上限:0.086 eV。

为了计算微中子的质量,研究人员分析了通过重子振荡光谱测量(BOSS)收集的110万个星系数据,然后使用伦敦大学的超级计算机Grace计算(如果使用通用处理器)分析这个庞大的数据可能需要60计算年数,最低质量中子最大质量仅为0.086 eV,比电子轻1000万倍;并且将三个微中子的上限之和校正为0.26eV。

准确估计微中子的质量对于未来的宇宙学研究非常重要,因为微中子可能是唯一被发现的暗物质,欧洲航天局正在开发下一代大空间望远镜。暗能量光谱仪(暗)能量光谱仪(DESI)“将构建宇宙中暗物质和暗能量的结构分布。

存在Shutterstock)

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