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中微子有质量的证据是什么?

编辑:网友投稿来源:互联网整理更新时间:2020-08-17 09:36:22

中微子质量的主要证据以“中微子振荡”的形式存在。

中微子有三种类型:电子中微子、介子中微子和中微子。(这相当于三代带电费米子:电子、介子和tau粒子,以及三对夸克。)

自20世纪60年代以来,我们面临着一个谜。太阳内部的核聚变过程被认为是很容易理解的。但是当中微子观测站上线后,他们发现太阳中微子出现了缺陷。

自20世纪50年代以来,一种可能的解释就已经出现了:有可能中微子不仅有质量,而且它们的质量本征态与它们的味道本征态不一致。

让我解释一下这是什么意思。从某种意义上说,它是测不准原理的一个变化:当你测量一个粒子的某些特性时,其他特性就变得不确定了。在中微子的情况下,假设是这样的,如果你测量一个中微子的质能,它的味道就变得不可预测。

在太阳中微子丢失的情况下,这个假设意味着一些太阳中微子,尽管它们开始以电子中微子的形式存在,最终以地球上的介子中微子的形式被探测到(或没有被探测到)。之所以会出现这种缺陷,是因为这些探测器对电子中微子敏感,而对介子中微子则不敏感。

当这些消失的中微子实际上被探测到时,这一点最终得到了证实。这种中微子的味道变化被称为中微子振荡,而且它已经被许多探测器探测到,这些探测器既使用了太阳中微子,也使用了来自地面的中微子。

中微子振荡的数学模型使用一个矩阵,即所谓的pontecorv - maki - nakagawa - sakata (PMNS)矩阵,来量化中微子质量和味道混合。各种各样的实验可以“填充”这个矩阵的元素,但都有局限性。严格地说,我们不能确定这三种中微子的质量是否都很大;我们确实对它们质量的大小和差异有一些限制,所以我们知道三种味道中至少有两种肯定有质量。奇怪的是,我们甚至不知道这三个中哪个最重。试图确定中微子的质量仍然是一个非常活跃的研究领域,具有广泛的影响;例如,中微子可以作为一种暗物质对宇宙学做出贡献,如果它们的质量足够大,可以做出明显的贡献。
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