中微子和光子不可探域?德國卡爾斯魯厄理工學院的國際氚中微子實驗（KATRIN）打破了中微子物理學中與粒子物理學和宇宙學相關的一個重要“界限”，得到了中微子質量的新上限——0.8電子伏特（eV），首次将中微子質量推進到sub-eV級，這使得KATRIN能以前所未有的精度限定宇宙中這些輕量級物質的質量相關成果2月14日發表于《自然—物理學》，下面我們就來聊聊關于中微子和光子不可探域?接下來我們就一起去了解一下吧!

中微子和光子不可探域

德國卡爾斯魯厄理工學院的國際氚中微子實驗（KATRIN）打破了中微子物理學中與粒子物理學和宇宙學相關的一個重要“界限”，得到了中微子質量的新上限——0.8電子伏特（eV），首次将中微子質量推進到sub-eV級，這使得KATRIN能以前所未有的精度限定宇宙中這些輕量級物質的質量。相關成果2月14日發表于《自然—物理學》。

可以說，中微子是宇宙中最神秘的基本粒子。在宇宙學中，它們在大尺度結構的形成中扮演着重要角色，在粒子物理學中，微小但非零的質量使它們與衆不同，表現出當前理論之外的新物理現象。如果沒有中微子質量尺度的測量，那麼人們對宇宙的理解将不完整。

KATRIN被認為是世界上對中微子最敏感的測量。它利用氚（一種不穩定的氫同位素）β衰變過程中釋放的電子能量分布來确定中微子的質量。70米長的實驗裝置中容納了世界上強度最大的氚源以及一個巨型光譜儀，以前所未有的精度測量衰變電子的質量。

自2019年科學測量開始以來，數據精度不斷提高。該試驗聯合發言人表示，KATRIN是一項具有最高技術要求的實驗，現在運行得非常完美，信号率的增加和背景率的降低是新結果出現的決定性因素。

測量的實驗數據和基于極小中微子質量的建模完全吻合，由此可以确定0.8電子伏特的中微子質量的新上限。這是直接中微子質量實驗首次進入sub-eV級質量範圍，科學家假設中微子的基本質量标度在這一範圍内。

美國北卡羅來納大學中微子專家John Wilkerson說：“粒子物理學界對KATRIN打破了1電子伏特的‘界限’而感到興奮。”

據了解，KATRIN對中微子質量的進一步測量将持續到2024年底。

一個新探測器系統（TRISTAN）的開發将有助于KATRIN從2025年起尋找質量在千電子伏特範圍内的“無菌”中微子，這是宇宙中神秘暗物質的候選者，已經在許多天體物理學和宇宙學觀測中被發現，但其粒子物理性質仍然未知。（辛雨）

來源： 中國科學報

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