物理学家发现了最小的“鬼粒子”

作者:晴空飞燕/编译来源:蝌蚪五线谱发布时间:2019-08-29

在物理学中,这种最小的粒子的状态会改变整个银河系以及其它巨大天体结构的状态。

物理学家发现了最小的“鬼粒子”

宇宙中到处都是中微子,但我们却看不见它们,它们掩藏在普通物质中间。我们完全不了解中微子,甚至不了解它的重量。但是我们知道中微子有改变整个宇宙的潜力。由于中微子有自己的力量,我们能够借助宇宙来衡量中微子的重量。 

在物理学中,这种最小的粒子的状态会改变整个银河系以及其它巨大天体结构的状态。如果想要描述宇宙的行为, 我们必须考虑宇宙中最小的构成。在即将发表于《物理评论快报》的最新一期的论文中,研究人员通过对宇宙的精确测量反推了最轻的中微子的质量(中微子有三种不同的质量)。 

研究人员从《重子震荡光光谱学调查》中采集了大约110万个星体的旋转情况,然后把相关数据和其它宇宙中的信息综合起来,接着,研究人员在地球上进行规模较小的中微子实验,并且把所有相关信息都输入电脑。 

英国伦敦大学学院天体物理学博士生和本研究的共同作者 Andrei Cuceu表示:“我们花费了50万小时来运行相关的数据。这几乎等于单一处理器花费六十多年的结果。”这一项目推动了宇宙学大数据分析的发展。

实验的结果并不能提供最轻的中微子的确切质量,但又确实缩小了质量的范围。这种类型的中微子的质量不大于0.086电子伏。或者说,单一电子的质量是中微子质量的600万倍。 

论文作者表示,这一数字设置了中微子质量的上限,而非下限。因为,最轻的那种中微子有可能完全没有任何质量。

然而,物理学家能够确定的是,在三种中微子中,至少有两种中微子是有一定质量的,而且,二者的质量可能还存在一定的关系。同时,论文也为三种中微子味荷质量之和设置了上限,它们加起来不超过0.26 电子伏。 

令人困惑的是,中微子的三种质量与中微子的三种味荷并不一致: 根据费曼实验室的数据, 中微子有三种味荷,分别是电子、介子和头(tau),根据费曼实验室的说法,中微子的每一种味荷都是由三种质量混合而成的。因此,一个确切的tau型中微子中含有一些第一类质量的中微子、也含有第二类质量的中微子和第三类质量的中微子。1998年获得诺贝尔物理学奖的一项发现表明:正是因为中微子有不同的质量种类,它们可以在不同味荷之间来回变换。 

论文的作者表示,物理学家也许永远不会真正了解三种中微子的确切质量,但却可以通过在地球上的实验和在太空中的测量缩小它们的质量范围。物理学家越能精确测量这些在宇宙中微小而无所不在的存在,他们对宇宙解释也就越准确。 


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