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谁偷走了核电站的中微子?大亚湾新发现:也许算错了核反应(2)

2017-07-11 09:08:51    高博/科技日报  参与评论()人

起初很长一段时间,大家公认的基本粒子标准模型里,中微子是没有质量的。但戴维斯检测到太阳中微子,小柴昌俊发现超新星中微子时,都证明了中微子有质量。标准模型绽开一道裂口。

既然有质量,那么中微子的质量到底是多少?

中微子根据与外界作用方式不同,分3种味道——电子中微子、缪子中微子和陶子中微子。而中微子的质量和味道不能同时测准。

大亚湾实验测出了中微子的第三种振荡。

振荡的意思是中微子在奔跑时从一种味道变另一种味道,奔驰变宝马,宝马变奥迪,奥迪变奔驰。这意味着如果测“奔驰”中微子的质量,能得到3种不同结果,按照概率随机出现。

曹俊介绍,之前的中微子振荡实验研究只能测出中微子的质量平方差,不能给出绝对质量。现有的直接测量以及宇宙学测量只能说明中微子的质量不足电子质量的百万分之一。这些研究结果还不足以求得中微子的质量。

中微子绝对质量的测量,要通过中微子非振荡物理研究来得出结论。曹俊介绍,这种研究可以通过精确测量衰变的电子能量端点,或者测量无中微子双衰变(假如存在这类衰变的话),或者通过宇宙学测量。这样可以得到中微子质量的另一个关系式,结合上述已知的条件,就能解出3种中微子的质量。不过,无论哪种情况,要算出中微子的质量,都必须先知道中微子的质量顺序。

但目前中微子的质量顺序也还是一个谜,科学家知道中微子的3种质量状态不同,但是却并不知道哪个最重,哪个最轻。而我国正在建设中的江门中微子实验装置(JUNO)的目标就是找到中微子质量顺序的更多证据,希望未来它能帮我们解开中微子质量之谜。

中微子的反粒子就是它自己?

在科学家看来,中微子跟电子是近亲,只是不带电荷,这也让它免受宇宙间各种电荷作用的羁绊。

已知物质与反物质的区别是电荷,比如电子带一个负电荷,其反物质带一个正电荷,两者相撞会湮灭并放光。中微子不带电荷,那么中微子可能会是其自身的反粒子吗?如果中微子并非自己的反粒子,那么物质与反物质的区别就不止是电荷,也许是一种未知的对称性。

“无中微子双β衰变”实验或许可以照亮迷雾。该实验的理论基础是:两个中子同时衰变为质子,会产生两个电子及两个反中微子;如果中微子是其自身反粒子,产生的这两个反中微子就可以发生湮灭,从而只有电子从衰变中产生出来。