周四，試圖發(fā)現(xiàn)難以捉摸的中微子質(zhì)量的科學(xué)家宣布了中微子重量的新限制，將之前的估計(jì)減半。中微子是一種微小的“幽靈粒子”，可以解決宇宙中一些最大的謎團(tuán)。

自從中微子的存在在近一個(gè)世紀(jì)前被提出以來，世界各地的科學(xué)家一直在努力了解它們，尤其是它們的質(zhì)量。

這很重要，因?yàn)橹形⒆幼鳛橛钪嬷凶钬S富的粒子，“編織了一條連接無限小和無限大的線，”法國替代能源和原子能委員會(huì)的物理學(xué)家蒂埃里·拉塞爾告訴我們。

它的質(zhì)量“影響著構(gòu)成宇宙的結(jié)構(gòu)，”他補(bǔ)充說。

自138億年前宇宙大爆炸以來，這些看不見的粒子就一直在宇宙中肆虐。

中微子的數(shù)量很難理解 —— 宇宙中每個(gè)原子大約有10億個(gè)中微子。

然而，由于它們的質(zhì)量很小且不帶電荷，中微子很少與物質(zhì)相互作用。

例如，人們認(rèn)為每秒有數(shù)萬億個(gè)所謂的幽靈粒子穿過人體，而我們對(duì)此卻一無所知。

這使得它們非常難以研究。但并非不可能。

追逐幽靈

自2019年以來，來自6個(gè)國家的100多名科學(xué)家一直在尋找中微子，這是德國卡爾斯魯厄理工學(xué)院KATRIN合作項(xiàng)目的一部分。

在周四發(fā)表在《科學(xué)》雜志上的一項(xiàng)研究中，該團(tuán)隊(duì)宣布，中微子的質(zhì)量不能超過0.45電子伏特。

這還不到質(zhì)子質(zhì)量的十億分之一，而質(zhì)子在每個(gè)原子的原子核內(nèi)。

中微子質(zhì)量的新上限大約是KATRIN在2022年第一次測量后宣布的數(shù)字的一半。

KATRIN使用一個(gè)巨大的光譜儀來記錄氚的衰變，氚是氫的一種放射性形式，可以釋放電子和中微子。

這些粒子圍繞一個(gè)70米長（230英尺長）的結(jié)構(gòu)旋轉(zhuǎn)，該結(jié)構(gòu)由200噸重的光譜儀控制，該光譜儀在真空中運(yùn)行。

電子和中微子共享衰變氚產(chǎn)生的能量。所以訣竅就是測量電子的能量來推斷中微子的信息。

這需要測量大量的電子。

為了在2022年實(shí)現(xiàn)KATRIN的第一個(gè)結(jié)果，必須測量600萬個(gè)。

周四公布的更準(zhǔn)確的數(shù)字是3600萬。

“當(dāng)我們?cè)诮衲昴甑资占剿械臄?shù)據(jù)時(shí)，研究小組將測量到大約2.5億個(gè)電子，”蒂埃里·拉塞爾說。

那將是關(guān)鍵時(shí)刻。

蒂埃里·拉塞爾解釋說，要么這個(gè)實(shí)驗(yàn)最終發(fā)現(xiàn)了中微子的“蹤跡”，要么確定了它的質(zhì)量小于0.3電子伏特。

暗能量

科學(xué)家們希望確定中微子的質(zhì)量將有助于解開宇宙中幾個(gè)頑固的秘密。

盡管中微子非常輕，但它們已經(jīng)被包括在一些試圖解釋暗能量的模型中。暗能量是一種未知的力量，被認(rèn)為是推動(dòng)宇宙快速膨脹的動(dòng)力。

大約95%的宇宙被認(rèn)為是由暗能量和同樣未知的暗物質(zhì)組成的，剩下的5%是其他物質(zhì)。

KATRIN合作計(jì)劃建立一個(gè)名為“TRISTAN”的新探測系統(tǒng)，用于尋找一種被稱為惰性中微子的新型中微子。

這些假想的粒子不與物質(zhì)相互作用，但質(zhì)量比普通中微子大得多。

一些科學(xué)家提出，這些奇怪的重中微子實(shí)際上可能就是我們所知道的暗物質(zhì)。

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