德国的一项实验对中微子的轻质亚原子颗粒的最大质量进行了最精确的测量,这极其难以测量,以至于物理学家只能估算其质量的上限。
来自德国西南部的卡尔斯鲁厄Tri中微子(KATRIN)实验的第一项结果显示,中微子的重量最多为1.1电子伏特(eV)。与先前的2 eV上限测量相比,此测量提高了两倍。KATRIN合作的共同发言人Guido Drexlin于9月13日在日本富山的一次会议上介绍了结果。
中微子是宇宙中最丰富的粒子之一。它们也是质量小于电子约500,000倍的所有已知亚原子粒子中最轻的。但是它们往往会跨过未被发现的物质,这使得直接测量这些粒子极具挑战性。
KATRIN在4月和5月的最初运行中收集了数周的数据。该探测器监测了称为tri的氢的重同位素的核衰变。在此过程中,中子变成质子并发射电子和中微子。KATRIN无法直接检测中微子。取而代之的是,它测量的是在23米长的飞艇形腔室内发射的电子的能量范围,该腔室是世界上最大的超高真空系统。这种测量揭示了看不见的中微子的能量范围,进而揭示了它们的质量。
该团队发布了预印本,报告结果,并将其提交给期刊以发表。Drexlin说,自从最初设计KATRIN以来,结果证明了18年的工作,而且它们只是对技术潜力的初尝。他说:“他只是向社区展示KATRIN已启动并正在运行。”
在接下来的五年中,Drexlin合作计划不断改善KATRIN灵敏度,使其能够对中微子质量进行实际测量,或者在机器灵敏度允许的范围内缩小估计范围。宇宙学观察表明,中微子的质量可能为0.1 eV或更轻。