KATRIN實驗高精度測量微中子質量,挑戰標準模型

编辑者: Vera Mo

研究人員已經實現了迄今為止最精確的測量,縮小了微中子可能的最大質量範圍。發表在《科學》雜誌上的這項發現,改進了微中子質量的上限,使物理學家們更接近於解決標準模型內部的不一致性。標準模型是目前主導亞原子粒子的理論。

標準模型錯誤地預測微中子應該是無質量的,這項研究解決了這一矛盾。

理解微中子可以提供對宇宙演化的洞察,包括星系團的形成和自大爆炸以來的宇宙膨脹。微中子在核反應中產生,並以三種“味”存在,在它們之間震盪,這意味著它們具有質量,儘管非常小。

卡爾斯魯厄氚微中子(KATRIN)實驗被用來實現這種精度。該實驗使用氚(一種氫同位素),它衰變為氦,釋放出一個電子和一個反微中子。通過精確測量發射電子的能量,科學家們間接計算出反微中子的最大質量。

研究小組確定微中子的質量不超過0.45電子伏特,比電子輕一百萬倍。這改進了KATRIN在2022年獲得的0.8電子伏特的結果,精度幾乎提高了一倍。KATRIN合作計劃利用更多數據進一步改進測量。其他實驗,如Project 8和深地微中子實驗,也將有助於理解微中子質量。

天文觀測和實驗室計算之間的差異表明,需要超越標準模型的物理學。這項新的測量為解決這一難題提供了一個關鍵的組成部分,有可能為新的物理學打開大門,並加深對宇宙的理解。

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