狂野的新技术终于可以测量难以捉摸的中微子
中微子是丰富的亚原子粒子,在宇宙的组成中起着至关重要的作用。最初被认为是无质量的,这些几乎无法检测到的粒子应该根据更新的理论来称量一些东西。
确切的测量结果尚未通过实验确定。一个国际科学家团队提出了一种解决这个小谜团的新方法。
知道中微子对于科学来说,这将是一个重要的时刻,尤其是帮助弄清楚如何早期宇宙首先开始,但这些粒子拒绝与我们目前的仪器和探测器配合使用。
正如一项新研究中提出的,答案可能在于跟踪。β衰变,特别是在罕见的放射性氢中,称为氚.这种自然放射性衰变过程可以被观察到,并且 - 潜在 - 将揭示中微子涉及。
“原则上,随着技术的发展和规模的扩大,我们有一个现实的机会进入确定中微子质量所需的范围,”说来自太平洋西北国家实验室的物理学家Brent VanDevender。
什么时候氚衰变时,它会产生三个亚原子粒子:氦离子、电子和中微子。通过了解其他粒子的总质量和质量,科学家们希望缺失的质量将是中微子的质量。
该方法依赖于所谓的回旋加速器辐射发射光谱或CRES,它可以捕获微波辐射从逃逸的电子,当它们沿着磁场行进时,从而推断出伴随的中微子的影响。
“中微子非常轻,”说耶鲁大学的物理学家Talia Weiss。“它比电子轻50多万倍。因此,当中微子和电子同时产生时,中微子质量对电子的运动只有很小的影响。
“我们希望看到这种小影响。因此,我们需要一种超精确的方法来测量电子的移动速度。
CRES有以前使用过在类似的实验中,但最新的研究是第一个分析氚β衰变并确定中微子质量上限的研究。更重要的是,CRES有潜力比任何其他此类技术更好地扩展和发展 - 尽管仍有重大的技术障碍需要克服。
正如研究人员指出的那样,中微子质量在各种尺度的物理学中都至关重要,包括核和粒子物理学,天体物理学,和宇宙学.甚至可能是,当我们对这个粒子进行称重时,我们将有一个全新的物理学分支需要应对。
“没有其他人在这样做,”说来自华盛顿大学的物理学家Elise Novitski。“我们没有采用现有的技术并试图对其进行一些调整。我们有点像在狂野的西部。
该研究已发表在物理评论信.