狂野的新技術(shù)終于可以測(cè)量難以捉摸的中微子

中微子是豐富的亞原子粒子，在宇宙的組成中起著至關(guān)重要的作用。最初被認(rèn)為是無(wú)質(zhì)量的，這些幾乎無(wú)法檢測(cè)到的粒子應(yīng)該根據(jù)更新的理論來(lái)稱量一些東西。

確切的測(cè)量結(jié)果尚未通過(guò)實(shí)驗(yàn)確定。一個(gè)國(guó)際科學(xué)家團(tuán)隊(duì)提出了一種解決這個(gè)小謎團(tuán)的新方法。

知道中微子對(duì)于科學(xué)來(lái)說(shuō)，這將是一個(gè)重要的時(shí)刻，尤其是幫助弄清楚如何早期宇宙首先開(kāi)始，但這些粒子拒絕與我們目前的儀器和探測(cè)器配合使用。

正如一項(xiàng)新研究中提出的，答案可能在于跟蹤。β衰變，特別是在罕見(jiàn)的放射性氫中，稱為氚.這種自然放射性衰變過(guò)程可以被觀察到，并且 - 潛在 - 將揭示中微子涉及。

“原則上，隨著技術(shù)的發(fā)展和規(guī)模的擴(kuò)大，我們有一個(gè)現(xiàn)實(shí)的機(jī)會(huì)進(jìn)入確定中微子質(zhì)量所需的范圍，”說(shuō)來(lái)自太平洋西北國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的物理學(xué)家Brent VanDevender。

什么時(shí)候氚衰變時(shí)，它會(huì)產(chǎn)生三個(gè)亞原子粒子：氦離子、電子和中微子。通過(guò)了解其他粒子的總質(zhì)量和質(zhì)量，科學(xué)家們希望缺失的質(zhì)量將是中微子的質(zhì)量。

該方法依賴于所謂的回旋加速器輻射發(fā)射光譜或CRES，它可以捕獲微波輻射從逃逸的電子，當(dāng)它們沿著磁場(chǎng)行進(jìn)時(shí)，從而推斷出伴隨的中微子的影響。

“中微子非常輕，”說(shuō)耶魯大學(xué)的物理學(xué)家Talia Weiss?！八入娮虞p50多萬(wàn)倍。因此，當(dāng)中微子和電子同時(shí)產(chǎn)生時(shí)，中微子質(zhì)量對(duì)電子的運(yùn)動(dòng)只有很小的影響。

“我們希望看到這種小影響。因此，我們需要一種超精確的方法來(lái)測(cè)量電子的移動(dòng)速度。

CRES有以前使用過(guò)在類似的實(shí)驗(yàn)中，但最新的研究是第一個(gè)分析氚β衰變并確定中微子質(zhì)量上限的研究。更重要的是，CRES有潛力比任何其他此類技術(shù)更好地?cái)U(kuò)展和發(fā)展 - 盡管仍有重大的技術(shù)障礙需要克服。

正如研究人員指出的那樣，中微子質(zhì)量在各種尺度的物理學(xué)中都至關(guān)重要，包括核和粒子物理學(xué)，天體物理學(xué)，和宇宙學(xué).甚至可能是，當(dāng)我們對(duì)這個(gè)粒子進(jìn)行稱重時(shí)，我們將有一個(gè)全新的物理學(xué)分支需要應(yīng)對(duì)。

“沒(méi)有其他人在這樣做，”說(shuō)來(lái)自華盛頓大學(xué)的物理學(xué)家Elise Novitski?！拔覀儧](méi)有采用現(xiàn)有的技術(shù)并試圖對(duì)其進(jìn)行一些調(diào)整。我們有點(diǎn)像在狂野的西部。

該研究已發(fā)表在物理評(píng)論信.

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