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最轻中微子质量首次限定

| 2020-09-22

  科技日报北京8月26日电 (记者刘霞)据美国趣味科学网站近日报道,英国科学家使用与整个宇宙结构有关的数据,限定了宇宙间最小、最难研究的组成部分之一——中微子家族中最轻成员的质量:不超过0.086电子伏特,约为单个电子质量的600万分之一。

  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。

  但科学家们知道,中微子的行为会改变整个星系和其他巨大天体结构的行为。在即将发表于《物理评论快报》杂志上的一篇论文中,研究人员基于此,从对宇宙大尺度结构的精确测量中,反算出了最轻中微子的质量(有3种中微子质量)。

  他们从重子振荡光谱巡天调查中获取了约110万个星系的运动数据,结合其他宇宙学信息和地球上中微子实验获得的结果,将所有这些信息输入一台超级计算机。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。”

  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:不超过0.086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。

  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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