

物理学家正在加紧努力测量中微子的重量,中微子可以说是最令人费解的亚原子粒子。
研究团队正在评估几种实验技术,以提高实验室方法确定自然界中最轻粒子质量的准确性。
只有一个实验试图测量中微子的重量,使用的是德国的巨型飞艇模型卡尔斯鲁厄氚中微子(KATRIN)探测器。然而,其他研究中心的科学家正在探索不同的方法。
研究人员聚集在意大利热那亚的NuMass 2024国际研讨会上,利用现有和未来的中微子质量实验。
三个团队报告了小规模测试,证明了他们的技术的可行性,而另一个团队正在研究一种可能提供更有效的方法,所有人都希望与KATRIN竞争。
研究宇宙结构的科学家断言,中微子非常轻,重量可能只有0.12电子伏,比电子轻400万倍。如果这是准确的,德国的探测器将无法测量中微子的实际质量。
意大利米兰-比可卡大学的物理学家Matteo Borghesi在研讨会上分享了他的团队在不同实验方法上的进展,他说:“我们担心KATRIN,即使它是一个伟大的实验,也可能无法确定质量……我们必须做好准备。”
KATRIN的工作原理是研究氢的一种重的放射性同位素氚的放射性。通过这个过程,KATRIN试图通过分析发射电子的全谱能量来确定中微子携带的最小能量,这些电子是基于齐柏林飞艇形状结构内的停止点来检测的。
卡尔斯鲁厄探测器发现中微子质量的最佳机会是不超过0.8电子伏特(eV),理想灵敏度设定为0.2电子伏特。
当与KATRIN合作的研究人员在今年晚些时候分享他们的最终发现时,只有当它落在0.2到0.8 eV之间时,它才能确认质量。西班牙巴伦西亚粒子物理研究所(Institute of Particle physics)的理论物理学家奥尔加·梅纳(Olga Mena)在接受《自然》杂志(Nature)采访时表示,要使中微子的质量落在KATRIN的可探测范围内,需要“奇异的、非平凡的物理学”。
德国海德堡大学的物理学家Loredana Gastaldo观察到,NuMass研讨会恰逢该领域的关键时刻,因为一些替代方法已经发展到足以过渡到成熟的实验。
其中一种方法是电子捕获,1981年由欧洲核子研究中心的理论物理学家Alvaro de Rujula最初提出。尽管最初有过尝试,但这个想法一直处于休眠状态,直到20世纪90年代末,米兰比可卡大学的Gastaldo和Nucciotti Agelo Enrico Lodovico重新审视了这个想法,但由于资金不足而放弃了这个想法。
麻省理工学院(MIT)的物理学家朱莉安娜·斯塔库斯卡(Juliana Stachurska)公布的其他项目,如8号项目实验,以及一种名为托勒密(PTOLEMY)的潜在方法,突显了该领域探索途径的多样性。