中微子新质量上限“出炉”： 不超过一点一电子伏特

KATRIN实验装置。 图片来源：《科学》网站

科技日报北京9月18日电 （记者刘霞）中微子是自然界中迄今已知最“轻盈”的基本粒子，但其质量一直是个未解之谜。现在，德国科学家对中微子的质量提出了新的限定值：不超过1.1电子伏特（eV），还不到单个电子质量的50万分之一。新结果是以前质量限定值2eV的一半左右。

几十年来，物理学家一直试图测量中微子的质量，然而，这种粒子“神出鬼没”，几乎不与普通物质相互作用。

为了推断其质量，科学家研究放射性氚的“β衰变”——一个氚核衰变成一个电子和一个中微子。通过精确测量喷射出的电子的最大能量，可以推断出未被观测到的中微子的质量。

据美国《科学》杂志网站近日报道，在新研究中，卡尔斯鲁厄理工学院进行卡尔斯鲁厄氚中微子（KATRIN）实验的科学家将这种经典方法发挥到了极致。他们使用一个23米长的飞船状光谱仪，以前所未有的精度测量氚核衰变发出的电子。

新上限值仅基于28天的数据。KATRIN团队希望最终收集1000天的数据，并将这个极限值再降低0.1—0.2电子伏特，或证明中微子的重量比这要重。

宇宙学测量已经表明，中微子的质量不能超过0.1eV，但这个估计是基于几个假设。KATRIN团队认为，如果他们能更好、更直接地测量中微子质量的极限，可能会使宇宙学模型更可靠。

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科学界了解中微子算是极晚。仅已知它不带电，能以接近光速穿透像地球直径那么厚的物质，但质量未知——推算应该极轻，却又不知究竟轻到什么地步，只好给出一个“体重上限”。中微子神秘的原因，主要是因为太难检测了，100亿个中微子中只有一个会与物质发生反应。然而，它始终是我们必须去解答的谜题——因为中微子不仅在微观世界的基本规律中起着重要作用，也与我们宇宙的起源、演化及如今正反物质存在状态，都有着非比寻常的联系。