中国科技报 04月11日
[国 际] 科学家测定最精确中微子质量上限
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德国卡尔斯鲁厄理工学院的KATRIN实验团队在《科学》杂志上发表了关于中微子质量上限的最新测量结果。通过分析氚的β衰变,实验将中微子质量上限限定在0.45电子伏特以内,这为目前实验室获得的关于中微子质量最严格的限值。KATRIN实验通过收集大量数据,对电子和电子反中微子的总衰变能量分布进行研究,从而推断中微子的质量。该研究成果不仅加深了人们对中微子本质的理解,也为探索超出标准模型的新物理开辟了道路。KATRIN实验预计于2025年结束,届时将提供更精确的测量结果。

🔬 KATRIN实验通过分析氚的β衰变来探索中微子的质量。在这个过程中,氚核转变为氦核,同时释放出一个电子和一个电子反中微子。科学家通过研究电子和电子反中微子之间的总衰变能量分布,推断出中微子的质量。

📊 KATRIN实验在2019年至2021年间进行了5次测量活动,共收集了259天的数据,测量了大约3600万个电子的能量,数据量是以前的6倍。基于这些数据,他们设定了有效电子中微子质量的上限为小于0.45eV,置信度达到90%。

💡 中微子是宇宙中最丰富的粒子之一,以三种不同的“味道”存在:电子中微子、μ子中微子和tau中微子。KATRIN实验的结果进一步约束了这一基本粒子,推动了物理学超越标准模型的发展。

🚀 KATRIN实验计划于2025年结束,届时将完成总计1000天的数据采集。通过对完整数据集的分析,研究人员预计能够在90%的置信水平下估计出接近0.3eV预测值的有效电子中微子质量。

不足电子质量的百万分之一

安装KATRIN主光谱仪的内电极系统。 图片来源:德国卡尔斯鲁厄理工学院

    科技日报北京4月10日电 (记者张梦然)德国卡尔斯鲁厄理工学院的国际氚中微子实验(KATRIN)团队10日公布了对中微子质量上限迄今为止最精确的测量结果,将其限定在0.45电子伏特(eV)以内,这还不足电子质量的百万分之一。这项成果进一步约束了这一宇宙中最神秘的基本粒子之一,并推动物理学超越标准模型发展。该研究成果已在最新一期《科学》杂志上发表。

    作为电中性的基本粒子,中微子是宇宙中最丰富的粒子之一,以三种不同的“味道”存在:电子中微子、μ子中微子和tau中微子。这些不同类型的中微子可相互转换,这种现象被称为振荡,提供了中微子具有质量的有力证据。这与标准模型最初假设的无质量中微子相悖,然而测量它们的确切质量依然是粒子物理学中的一个重大难题。

    KATRIN实验通过分析氚的β衰变来探索中微子的质量。在这个过程中,氚核转变为氦核的同时释放出一个电子和一个电子反中微子。通过研究这个过程中电子和电子反中微子之间总衰变能量分布,科学家能够推断出中微子的质量。在2019年至2021年间进行的5次测量活动中,KATRIN合作团队经过259天的数据收集,测量了大约3600万个电子的能量,数据量达到了以前的6倍之多。基于这些数据,他们设定了有效电子中微子质量的上限为小于0.45eV,置信度达到90%,这是目前实验室获得的关于中微子质量最严格的限值。

    KATRIN实验计划在完成总计1000天的数据采集后于2025年结束。届时,通过对完整数据集的分析,研究人员预计能够在90%的置信水平下估计出接近0.3eV预测值的有效电子中微子质量。

    这项工作不仅加深了人们对中微子本质的理解,也为探索超出标准模型的新物理开辟了道路。

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