第248話:微中子又「秀上限」了!(不是秀下限,請別弄錯...)

更新於 發佈於 閱讀時間約 2 分鐘
我們只知道微中子非常小,非常輕,但是不知道它到底有多輕,只能知道它的質量的不會超過多少。
左:微中子娘(來源:朝永はむ);右:微中子男子(來源:Particle Boys)
4/21 的 Science 報導,德國的研究機構 KATRIN(Karlsruhe Tritium Neutrino Experiment)的研究人員 Diana Parno 4/19 在美國物理學會 April Meeting 的線上會議中發表了報告,為微中子的質量設定了上限:0.8 eV。
KATRIN實驗裝置(來源:KATRIN COLLABORATION)
比較一下也是很輕的電子,質量是 0.511 MeV,也就是 511,000 eV,所以電子足足比微中子子重了 60 萬倍,你就知道有多輕。
eV 是能量單位,意思是將一顆電子移動到電位差為 -1 伏特之處所需要的能量(因為電子帶負電,所以是電位下降時位能會升高),相當於 1.6×10^-19焦耳。粒子物理中,經常用能量來當質量單位,其實是用了 E = mc^2 的概念,所以把 0.8 eV 先換算為焦耳後,再除以光速平方,單位就變成「公斤」了。所以微中子的質量不大於 1.42*10^-36 kg,也就是 0.(35個 0)142 kg。
上一個上限也是 KATRIN 定出來的,是 1.1 eV,由於實驗精度上升,又把上限往下推到 0.8 eV。
KATRIN 的實驗是利用氫的同位素「氚」(就是最近在吵的 #福島 廢水裡面的東西),衰變時會釋放出電子以及一個「反電子微中子」(雖然聽起來像「反基因方程式」,但並不是),也就是「電子微中子」的反粒子。所以這次測的是「電子微中子」的質量上限。除了「電子微中子」以外,還有「μ微中子」以及「τ微中子」,對應到「μ子」以及「τ子」,它們跟電子一樣同屬基本粒子中的「輕子」。
這麼小的質量到底是要幹嘛?物理學家:阿哉...
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