【中微子振荡和规范场】宇宙神秘幽灵一样的存在——中微子

2019-12-28 - 中微子

中微子是一种不带电、静止质量约为零,以光速传播的基本微粒。1956年在实验室中观察到了这种微粒的存在。中微子和一般物质不发生相互作用,因而有很强的穿透能力,比如它可以很容易地穿过地球。

中微子振荡和规范场

中微子无处不在,但由于它们几乎不与普通物质发生反应,所以被称为“幽灵粒子”,很难被探测到。尽管经过50多年追寻,科学家仍对它们所知甚少,甚至不知道它们的质量。

由于物理学的原因,最小粒子的行为会改变整个星系和其他巨大天体结构的行为。如果你想描述宇宙的行为,你就必须要考虑到它最小组成部分的性质。在发表在《物理评论快报》(Physical Review Letters)杂志上的一篇新论文中,研究人员利用这一事实,在对宇宙大尺度结构的精确测量中反向算出了最轻中微子的质量(中微子的质量有三个):不超过0.

中微子振荡和规范场

086电子伏特,约为单个电子质量的600万分之一。 据以往实验所知,3种中微子中至少有两种有质量,且它们的质量之间存在着某种关系。最新研究还为3种中微子的混合质量设定了上限:0.26电子伏特。该研究并没有为最轻中微子的质量提供固定数值,但它缩小了范围。

中微子振荡和规范场

他们从重子振荡光谱巡天中获取了大约110万个星系的运动数据,加以其他宇宙学信息和地球上规模小得多的中微子实验结果,然后把所有的这些信息输入到一台超级计算机。论文合著者、伦敦大学学院天体物理学博士生安德烈·库丘说:“超级计算机耗时50多万小时来处理数据,这个项目突破了宇宙学大数据分析的极限。”

研究指出,物理学家可能永远无法精确地确定这3种中微子的质量,但他们可以不断接近。随着地球上的实验和太空测量的改进,中微子的质量范围将不断缩小,从而更好地解释整个宇宙是如何组合在一起的。

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