科学家测定最精确中微子质量上限，不足电子质量的百万分之一

德国卡尔斯鲁厄理工学院国际钛中微子试验(KATRIN)团队10日公布了迄今为止中微子质量上限最准确的测量结果，将其限制在0.45电子伏特(eV)在此范围内，这还不到电子质量的百万分之一。这一成就进一步限制了宇宙中最神秘的基本粒子之一，促进了超越标准模型的物理发展。该研究成果已在最新一期《科学》杂志上发表。

安装KATRIN主光谱仪的内部电极系统。图片来源：作为电子中性的基本粒子，德国卡尔斯鲁厄理工学院的中微子是宇宙中最丰富的粒子之一。

它存在三种不同的“味道”：电子中的微子μ子中微子和tau中微子。这些不同类型的中微子可以相互转换。这种情况称为冲击，为中微子的质量提供了强有力的证据。这与标准模型最初假设的无质量中微子相反。然而，测量它们的确切质量仍然是粒子物理学中的一个主要问题。

KATRIN试验是通过分析钛来进行的β通过衰变来探索中微子的质量。在这个过程中，钛核被转化为氦核，同时释放出一个电子和一个电子反中微子。科学家可以通过分析电子和电子反中微子之间的总衰变能量分布来推断中微子的质量。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3600万个电子的能量，信息量是之前的6倍。基于这些信息，他们将有效电子中微子质量的上限设置为低于0.45ev，

KATRIN实验计划于2025年完成总数1000天的数据采集。届时，通过对完整数据集的分析，研究人员估计，在90%的可信度下，有效电子中的微子质量可以估计接近0.3EV的估计值。

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