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科学家逆向推算最轻中微子的质量

令人疑心的是,中微子的三栽质量并不相符中微子的三栽“味”,即电中微子、μ中微子和τ中微子。按照费米实验室的说法,中微子的每一栽味都是由三栽质量的量子同化物构成的。因此,一个特定的τ中微子既含有一些质量1的片面,也有一些质量2和质量3的片面。正如1998年的超级神冈探测器的发现(后来获得了诺贝尔物理学奖)所展现的那样,这些分别的质量片面批准中微子在分别的味之间来回振荡。

吾们对中微子几乎一无所知,甚至不清新它们有众重。但是,在科学家望来,中微子有着转折整个宇宙形状的能力。倘若它们真的具有云云的能力,吾们就能够用宇宙的形状来称量它们。近日,一支物理学家团队就完善了云云的做事。

“吾们操纵了50众万幼时的计算时间来处理数据,”该钻研的相符著者、伦敦大学学院天体物理学博士生安德烈·库丘(Andrei Cuceu)在声明中说,“这相等于一台处理器做事了近60年时间。这个项现在突破了宇宙学大数据分析的极限。”

中微子是否带有质量一向是粒子物理学的炎门题目。20世纪60年代后期最先,科学家就已经在物理实验中不都雅测到中微子具有质量的迹象。按照量子力学918博天堂备用网址,倘若中微子会发生振荡918博天堂备用网址,则表明它们必须带有质量。2015年的诺贝尔物理学奖付与了日本物理学家梶田隆章和添拿大物理学家阿瑟·麦克唐纳918博天堂备用网址,以外彰他们对中微子振荡的发现,从而证实了中微子具有质量。

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钻研人员从重子振荡光谱巡天中获取了大约110万个星系的活动数据,结相符其他宇宙学新闻,以及地球上周围幼得众的中微子实验的效果,然后把一切这些新闻输入一台超级计算机。

中微子振荡的发现

该钻研的效果并异国为最轻的中微子的质量挑供一个固定数值,但切实缩短了数值周围:这栽中微子的质量不超过0.086电子伏特(eV),大约比单个电子质量幼600万倍。这个数字为最轻的中微子质量设定了上限,而不是下限。作者在论文中指出,最轻的中微子能够根本异国任何质量。

物理学家能够永久无法正确地确定这三栽中微子的质量,但他们能够不息挨近正确值。钻研人员写道,随着地球上的实验和太空测量的改进, ag视讯中微子质量的正确周围将不息缩短。物理学家倘若能更益地测量宇宙中这些细微的、无处不在的构成片面,就能更益地注释整个宇宙如何组相符在一首。

证实中微子振荡的存在必要壮大的不都雅测数据,这也是超级神冈探测器诞生的因为。1996年,超级神冈探测器成功不都雅测到大气中的中微子。1998年,户冢洋二和梶田隆章的实验团队在超级神冈探测器获得更众的精切实验数据,并由此总结出,分别栽类中微子的数目比例之以是矮于理论预言,因为是中微子振荡,即宇宙射线在地球大气层因散射而产生的μ中微子,会在通过地球内部的途中变换为τ中微子。这个发现证实了中微子振荡形象的存在,由此也证实了中微子具有质量。

2001年,阿瑟·麦克唐纳领导的团队按照添拿大安约略省萨德伯里中微子不都雅测站的不都雅测效果,推论出来自太阳的电中微子会振荡变换为μ中微子和τ中微子。2015年,他与梶田隆章由于“发现中微子振荡,918博天堂备用网址并因此表明中微子具有质量”而分享了诺贝尔物理学奖。(任天)

中微子是一栽电中性的基本粒子,已有证据表现,中微子具有质量,但相比其他亚原子粒子而言专门细微。中微子只参与引力相互作用和弱相互作用,由于弱相互作用的作用距离极短,而引力相互作用在亚原子尺度下又相等细微,因此中微子在穿过通例物质时不会受到太众窒碍,而且专门难以检测。每时每刻,都有众数的中微子穿过吾们的身体。

这张照片表现的是一个圆柱形逆中微子探测器的内部。每栽味的中微子都响答存在一栽同样电中性暂时旋量子数为1/2的逆中微子。

物理学家现在已知的是,在三栽中微子中,至稀奇两栽必须有质量,而且它们的质量之间存在着某栽有关(该论文还为三栽中微子的结相符质量设定了一个上限:0.26eV)。

由于物理学的因为,最幼粒子的走为能够转折整个星系和其他壮大天体组织的走为。倘若你想描述宇宙的走为,你必须考虑到它最幼构成片面的性质。在即将发外于《物理评论快报》(Physical Review Letters)杂志上的一篇新论文中,钻研人员行使这一原形,从对宇宙大尺度组织的正确测量中,逆向演算出了最轻中微子的质量(有三栽中微子的质量)。

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