我們現(xiàn)在比以往任何時候都更清楚幽靈粒子的重量

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

自從近一個世紀前提出中微子的存在以來，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，因為中微子作為宇宙中含量最豐富的粒子，“編織了一條連接無限小和無限大的線，”法國替代能源和原子能委員會的物理學(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)，”他補充說。

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——宇宙中的每個原子大約有 10 億個。

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，人們認為每秒都有數(shù)萬億個所謂的幽靈粒子流過人體，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，來自 6 個國家的 100 多名科學(xué)家一直在尋找中微子，這是德國卡爾斯魯厄理工學(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 0.45 電子伏特。

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

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

KATRIN 使用大型光譜儀來記錄氚的衰變，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 70 米長（230 英尺長）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。所以訣竅是測量電子的能量來推斷有關(guān)中微子的信息。

這需要測量大量的電子。

必須測量 600 萬才能在 2022 年實現(xiàn) KATRIN 的第一批結(jié)果。

而花了 3600 萬用戶才達到周四宣布的更準確的數(shù)字。

“當(dāng)我們在年底前收集完所有數(shù)據(jù)時，”該團隊將測量大約 2.5 億個電子，Lasserre 說。

那將是關(guān)鍵時刻。

Lasserre 解釋說，要么實驗最終發(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– 被認為推動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 合作團隊正計劃建立一個名為 TRISTAN 的新檢測系統(tǒng)，以尋找一種稱為無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際上可能是我們所知道的暗物質(zhì)。

?法新社

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