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科学家测定了最精确的中微子质量上限-不足电子质量不到百万分之一

研发家 | 2025-04-12

全国卡尔斯鲁厄理工学院微子试验(KATRIN)该团队10日公布了迄今为止对中微子质量上限最精确的测量结果，并将其限制在0.45电子伏特。(eV)其中，这还不到电子质量的百万分之一。这一成果进一步约束了宇宙中最神秘的基本粒子之一，促进了物理超越标准模型的发展。这项研究的结果已经在最新的《科学》杂志上发表了。

中微子作为电中性的基本颗粒，是宇宙中最丰富的颗粒之一，存在于三种不同的“味道”中：电子中微子，μ中微子和tau中微子。这些不同种类的中微子可以相互转换，这就是所谓的震荡，为中微子的质量提供了有力的证据。这与标准模型最初假设的无质量中微子相悖，但确切的质量测量仍然是颗粒物理学中的一个重大问题。

KATRIN试验通过分析?β通过衰变探索中微子的质量。在此过程中，一个电子和一个电子反中微子同时被转化为氦核。通过分析电子和电子反中微子在这个过程中的总衰变能量分布，科学家可以推断出中微子的质量。在2019年至2021年的五次测量活动中，KATRIN合作团队通过259天的数据采集，测量了约3600万个电子能量，信息量是之前的6倍。基于这些信息，他们设定了有效电子中微子质量的上限在0.45eV以下，以达到9.45eV以下。

在完成总共1000天的数据采集后，KATRIN实验计划于2025年结束。届时，通过对完整数据集的分析，研究人员可以在90%的置信水平下估计出接近0.3eV估计值的有效电子中微子质量。

这项工作不仅加深了人们对中微子本质的认识，而且为探索超出标准模型的新物理开辟了道路。

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