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物理学家最终缩小了宇宙中最小的“幽灵粒子”的质量

这张照片显示了一个圆柱形反中微子探测器的内部,这个探测器是用来探测稀有的基本粒子的。Roy Kaltschmidt照片,LBNL)

我们一直充满中微子。它们无处不在,几乎不可察觉,在正常物质中穿行。我们对它们几乎一无所知,甚至不知道它们有多重。但我们知道中微子有可能改变整个宇宙的形状。因为它们具有这种能力,我们可以用宇宙的形状来衡量它们——就像一组物理学家现在所做的那样。“KdSPE”“KDSPs”因为物理,最小粒子的行为改变了整个星系和其他巨大天体结构的行为。如果你想描述宇宙的行为,你必须考虑到它最小组成部分的特性。在一篇新论文中,这篇论文将发表在即将出版的《物理评论快报》杂志上,研究人员利用这一事实,通过对宇宙大尺度结构的精确测量,来计算最轻的中微子(有三个中微子质量)的质量。“KdSPE”“KDSPs”他们从重子振荡光谱调查中获取了大约110万个星系的运动数据。与其他宇宙学信息和地球上小规模中微子实验的结果一起搅动它,并将所有这些信息输入一台超级计算机。

“我们用了50多万个计算小时来处理数据,”研究合著者Andrei Cuceu,伦敦大学学院天体物理学博士生在一份声明中说这相当于在一台处理器上运行了近60年。这项研究突破了宇宙学中大数据分析的极限。

结果并没有给出最轻类型中微子质量的固定数值,但它确实缩小了范围:这种中微子的质量不超过0.086电子伏特(eV),或者比单个电子的质量少600万倍。

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这个数字设定了最轻中微子质量的上限,但不是下限。这篇论文的作者写道,它可能根本没有质量,物理学家们知道的是,三种中微子中至少有两种必须有一定的质量,而且它们的质量之间存在着某种关系。(本文还为所有三种类型的组合质量设定了一个上限:0.26ev.

,令人困惑的是,中微子的三种质量类型与中微子的三种类型:电子、μ子和τ不一致。根据费米拉布的说法,中微子的每一种味道都是由三种质量物质的量子混合物构成的。所以某个τ中微子有一个质量为1的粒子,一个质量为2的粒子和一个质量为3的粒子。1998年的一项发现(获得了诺贝尔物理学奖)表明,这些不同质量的中微子允许中微子在不同的口味之间来回跳跃。

物理学家可能永远无法精确地确定这三种中微子的质量,但它们可以不断靠近。作者写道,随着地球上的实验和太空测量的改进,质量将不断缩小。更好的物理学家能够测量我们宇宙中这些微小的、无所不在的组成部分,更好的物理学将能够解释整个宇宙是如何结合在一起的。

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最初发表在《生命科学》杂志上

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