我們現(xiàn)在比以往任何時(shí)候都更清楚幽靈粒子的重量

科學(xué)家們?cè)噲D發(fā)現(xiàn)難以捉摸的中微子，可以解開宇宙中一些最大謎團(tuán)的微小“幽靈粒子”在周四宣布了對(duì)它們重量的新限制，將之前的估計(jì)值減半。

自從近一個(gè)世紀(jì)前提出中微子的存在以來(lái)，世界各地的科學(xué)家一直在努力了解它們——特別是他們的質(zhì)量.

這很重要，因?yàn)?a data-linkid="73028" data-postid="157949">中微子作為宇宙中含量最豐富的粒子，“編織了一條連接無(wú)限小和無(wú)限大的線，”法國(guó)替代能源和原子能委員會(huì)的物理學(xué)家蒂埃里·拉塞爾 （Thierry Lasserre） 告訴法新社。

它的質(zhì)量“影響構(gòu)成宇宙的結(jié)構(gòu)，”他補(bǔ)充說(shuō)。

這些看不見的粒子自Big Bang138 億年前。

中微子的數(shù)量很難理解——宇宙中的每個(gè)原子大約有 10 億個(gè)。

然而，由于它們的質(zhì)量非常小并且沒有電荷，因此中微子很少與物質(zhì)相互作用。

例如，人們認(rèn)為每秒都有數(shù)萬(wàn)億個(gè)所謂的幽靈粒子流過(guò)人體，而我們卻沒有比這更聰明的。

這使得它們極難研究。但并非不可能。

追鬼

自 2019 年以來(lái)，來(lái)自 6 個(gè)國(guó)家的 100 多名科學(xué)家一直在尋找中微子，這是德國(guó)卡爾斯魯厄理工學(xué)院 KATRIN 合作的一部分。

在研究中發(fā)表在期刊上科學(xué)周四，該合作宣布中微子的質(zhì)量不能超過(guò) 0.45 電子伏特。

這還不到質(zhì)子的質(zhì)量，它位于每個(gè)原子的原子核內(nèi)。

中微子質(zhì)量的新上限約為 KATRIN 在 2022 年首次測(cè)量后宣布的數(shù)字的一半。

KATRIN 使用大型光譜儀來(lái)記錄氚的衰變，氚是氫的一種放射性形式，可以釋放電子和中微子。

這些顆粒圍繞一個(gè) 70 米長(zhǎng)（230 英尺長(zhǎng)）的結(jié)構(gòu)旋轉(zhuǎn)，該結(jié)構(gòu)由 200 噸重的光譜儀主導(dǎo)，該光譜儀在真空中運(yùn)行。

電子和中微子共享衰變的氚產(chǎn)生的能量。所以訣竅是測(cè)量電子的能量來(lái)推斷有關(guān)中微子的信息。

這需要測(cè)量大量的電子。

必須測(cè)量 600 萬(wàn)才能在 2022 年實(shí)現(xiàn) KATRIN 的第一批結(jié)果。

而花了 3600 萬(wàn)用戶才達(dá)到周四宣布的更準(zhǔn)確的數(shù)字。

“當(dāng)我們?cè)谀甑浊笆占晁袛?shù)據(jù)時(shí)，”該團(tuán)隊(duì)將測(cè)量大約 2.5 億個(gè)電子，Lasserre 說(shuō)。

那將是關(guān)鍵時(shí)刻。

Lasserre 解釋說(shuō)，要么實(shí)驗(yàn)最終發(fā)現(xiàn)了中微子的“痕跡”，要么確定它的質(zhì)量小于 0.3 電子伏特。

暗能量

科學(xué)家們希望確定中微子的質(zhì)量將有助于解開宇宙中幾個(gè)頑固的秘密。

盡管中微子非常輕，但它們已被包含在一些試圖解釋的模型中暗能量– 被認(rèn)為推動(dòng)宇宙以前所未有的速度膨脹的未知力量。

宇宙中大約 95% 被認(rèn)為由暗能量和同樣未知的能量組成暗物質(zhì)，只剩下 5% 用于其他所有事情。

KATRIN 合作團(tuán)隊(duì)正計(jì)劃建立一個(gè)名為 TRISTAN 的新檢測(cè)系統(tǒng)，以尋找一種稱為無(wú)菌中微子的新型中微子。

這些假設(shè)的粒子不與物質(zhì)相互作用，但質(zhì)量比正常中微子大得多。

一些科學(xué)家提出，這些奇重的中微子實(shí)際上可能是我們所知道的暗物質(zhì)。

?法新社

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