【中微子质量】科普:中微子的质量

2019-12-28 - 中微子

中微子是非常小的基本粒子,共有电子中微子、μ中微子和τ中微子三种,其中前两种可以被观测到。中微子能自由穿过地球,不与任何物质发生作用,因而难以捕捉和探测,被称为宇宙中的“隐身人”。

日本科学家梶田隆章在15年前介绍说,某种中微子从宇宙到达位于日本本州岛中部地下的神冈中微子探测器途中,其特征会出现两种转变。而加拿大科学家麦克唐纳同时证明了不同种类的太阳中微子在抵达地球途中会相互转变种类。这两项实验成果揭示了一个共同理论,即中微子可以改变其种类特征,无论这种粒子多么微小都具有质量。

中微子质量

2004年,日本研究人员还利用质子加速器向相距250公里的神冈中微子探测器发射中微子。根据理论值,研究人员最终应捕获到150个中微子,而实际捕获的中微子只有108个。研究者认为,未能捕获到的中微子在穿过大气和地球时发生了振荡现象,即从原有种类转变成检测不到的τ中微子。

中微子质量

根据量子物理法则,粒子之间的相互转化只有在其具有质量的情况下才可能发生,这说明中微子具有质量。近些年来,诸如此类的若干研究都证明了梶田隆章和麦克唐纳的论断。

诺贝尔物理学奖评选委员会还指出,此前粒子物理学的标准模型已很成功,但这一初始标准模型的前提却需要中微子是无质量的。今年的诺贝尔物理学奖获得者们没有驻足于已有结论,而是通过新研究为量子力学带来历史性发现,他们的研究证明中微子具有质量,也说明标准模型无法成为关于宇宙基本组成的完整理论。

中微子质量

对于量子力学方面而言,此次获奖成果将物理学研究指向了超越标准模型的高度;对天文物理学来说,中微子对星际间能量传输十分重要;在宇宙学领域,中微子可能在大规模结构的形成中发生了作用。中微子研究依然面临着辽阔的未知疆域。

日本加拿大科学家分享今年诺贝尔物理学奖(图)

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