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中微子“輕若無物”,科學家刷新質量上限認知

   發布時間:2025-04-15 07:21 作者:顧青青

在浩瀚的宇宙探索之旅中,科學家們始終對一種神秘莫測的基本粒子——中微子,保持著極大的興趣。這種幾乎無跡可尋的粒子,雖然每秒鐘都有無數穿越我們的身體,但其質量之謎卻始終未能解開,成為物理學界的一大挑戰。

近日,國際權威學術期刊《科學》上發表了一項關于中微子質量測量的最新研究成果,這一發現再次將人類對于中微子的認知推向了新的高度。此次研究的突破來自于德國的卡爾斯魯厄氚中微子實驗(KATRIN),一個造型獨特、長達23米的真空腔設備。

KATRIN實驗的核心在于監測氚元素的放射性衰變過程。在這個過程中,氚會釋放出電子和反中微子。盡管反中微子難以直接捕捉,但科學家們巧妙地通過觀察剩余電子的能量變化,來間接推測中微子的質量。這項復雜而精細的實驗,歷經259天的數據收集與分析,終于取得了令人矚目的成果。

研究結果顯示,中微子的質量上限被大幅縮減至0.45電子伏特,這一數值遠低于先前的0.8電子伏特估計。相比之下,電子的質量高達511,000電子伏特,中微子的質量幾乎可以忽略不計,堪稱宇宙中最輕的粒子之一。這一發現不僅刷新了我們對中微子質量的認知,更為探索宇宙的基本規律開辟了新的道路。

KATRIN團隊并未滿足于當前的成就,他們正緊鑼密鼓地分析完整的1000天數據集,期望能夠進一步將中微子質量的上限降低至0.3甚至0.2電子伏特。這一雄心勃勃的目標,無疑將推動中微子研究的深入發展。

與此同時,另一項關于中微子的重大發現也在今年早些時候揭曉。一支科研團隊在地中海深處成功探測到了能量極高的中微子,這些中微子的能量遠超以往記錄。這一發現暗示著中微子可能與宇宙微波背景——宇宙中最古老的可見光——之間存在著某種未知的相互作用。這一發現無疑為中微子研究增添了新的維度和復雜性。

然而,盡管中微子的研究取得了諸多進展,但其質量之謎仍然困擾著科學家們。如果中微子的質量接近1電子伏特,那么現有的KATRIN實驗或許能夠直接測量出其質量。但鑒于中微子的質量如此微小,未來可能需要更加先進的探測器——如KATRIN++——來實現更精確的測量。

中微子,這個宇宙中的“幽靈粒子”,仍然隱藏著無數的秘密等待我們去揭開。隨著科學技術的不斷進步和科學家們的持續探索,我們有望借助中微子這一獨特的窗口,更深入地理解宇宙的起源和演化過程。

 
 
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