研究人员已经实现了迄今为止最精确的测量,缩小了中微子可能的最大质量范围。发表在《科学》杂志上的这项发现,改进了中微子质量的上限,使物理学家们更接近于解决标准模型内部的不一致性。标准模型是目前主导亚原子粒子的理论。
标准模型错误地预测中微子应该是无质量的,这项研究解决了这一矛盾。
理解中微子可以提供对宇宙演化的洞察,包括星系团的形成和自大爆炸以来的宇宙膨胀。中微子在核反应中产生,并以三种“味”存在,在它们之间振荡,这意味着它们具有质量,尽管非常小。
卡尔斯鲁厄氚中微子(KATRIN)实验被用来实现这种精度。该实验使用氚(一种氢同位素),它衰变为氦,释放出一个电子和一个反中微子。通过精确测量发射电子的能量,科学家们间接计算出反中微子的最大质量。
研究小组确定中微子的质量不超过0.45电子伏特,比电子轻一百万倍。这改进了KATRIN在2022年获得的0.8电子伏特的结果,精度几乎提高了一倍。KATRIN合作计划利用更多数据进一步改进测量。其他实验,如Project 8和深地中微子实验,也将有助于理解中微子质量。
天文观测和实验室计算之间的差异表明,需要超越标准模型的物理学。这项新的测量为解决这一难题提供了一个关键的组成部分,有可能为新的物理学打开大门,并加深对宇宙的理解。