虽然中微子和物质的相互作用非常微弱,但中微子的数量,却一点也不少。
就目前的了解,已经知道有三种中微子。
分别是和电子相联系的电子中微子ve,和μ子相联系的μ子中微子vμ,和t子相联系的t子中微子vt,以及它们各自的反粒子。
只不过,除此之外,到底还有多少种中微子,是人们所不了解的。
中微子的一个性质是它们的静质量。
理论上,中微子的静质量可能不等于0,而有一定的值。
但实验上,只知道中微子质量的上限值,却还没有人能准确地测出中微子质量的值。
举个例子,电子中微子,只有一个实验组给出了质量不等于0的结果。
而其他实验组,都只给出它们质量的上限值。
因此,由于结果的不一致,关于中微子质量的定论,始终没有。
而近年来,人们对于是否存在重中微子的问题,有许多猜测和议论。
许多物理学家认为在弱相互作用中出现的中微子,包括参与原子核β衰变的电子中微子和伴随μ子衰变的μ子中微子,实际上都是一种称为轻中微子的v1,和另一种称为重中微子的v2的混合。
v1值得就是它们的质量很小,接近于0。
v2则是指它们质量较大。
而这种轻中微子和重中微子混合的这种假象,正成为当前物理学家们活跃研究的课题。
如果确实存在这种混合,那么怎样用实验直接证实它呢?
答案正是测量和分析原子核β衰变和β射线能谱。
此外,轻中微子和重中微子的混合,会引起中微子振荡现象。
也就是弱相互作用中微子的性质,会在传播过程中发生振荡式的变化。
根据以往的实验来看,原子核β衰变发生的β射线,具有连续的能谱。
把能谱中β射线的强度,作一函数变换后,对β射线的能量进行苟里标绘,会得到一条直线。
但是,如果在β衰变中,存在轻中微子和重中微子的混合,而且发生β衰变的原子核,能量足以发生重中微子。
那么,β能谱将包括发射轻中微子成分的能谱,和发生重中微子成分的能谱两部分。
根据轻中微子和重中微子的混合百分比,也就是混合强度,这两部分的能谱各占一定比例。
就会造成,由于总的β能谱是两部分的叠加,这是苟里标绘,就不再是一条直线了。
这就是说,如果存在轻中微子和重中微子的混合,β能谱在相应于发生重中微子的能量处,苟里标绘上,将会出现一个转折。
因此,测量和分析β能谱的形状,就可以发现重中微子的存在。
此外,可以由这个转折出现的能区,确定重中微子的质量,由这个转折的大小,确定重中微子混合的程度。
最早在1985年,加拿大实验物理学家辛普森用测量和分析氚原子核β能谱的方法,来寻找重中微子。
通过这次的实验,辛普森宣布,在氚的β衰变中,发现了质量为171kev/c�0�5的重中微子,其混合强度为3。
辛普森随后于哈佛大学进行了该项实验的报告会。
也引起了到会物理学家们很大的兴趣。
只是,辛普森的实验,有许多细节问题,是解释不清的。
举个例子,辛普森是用测量低能β能谱的办法,来寻找重中微子的。
但我们都知道,在测量低能β能谱时,严重的问题是,实验中低能β能谱的畸变。
这种畸变,很容易由低能β射线的散射和能量损失所引起。
而且这种畸变,会造成重中微子混合的假象!
氚的β射线能量特别低,所以这个问题,尤为严重!
也因此,面对诸多的疑问,辛普森的实验,必须进行重新校验。
其校验结果,自然略显遗憾。
其后,许多物理学家也在致力于寻找重中微子的存在。
只可惜,到目前为止,物理学家们,还无法精确测量它们的质量。
同时,由于中微子是中性粒子,目前也无法判定中微子的反粒子,是否是其自身。
如果是,中微子称ajorana粒子,否则成为dirac粒子。
意大利rda实验,目前正在利用中微子双β衰变进行判断。
但目前还没有看到ajorana粒子信号。
陈舟他们此次的实验,便是同时进行粒子信号的判断,以及寻找重中微子,并精确测量它们的质量。
酒店房间里。
从实验室回来的陈舟,此刻正在翻阅着文献资料。
“中微子的质量本征态和味道本征态不一致,导致中微子可以出现混合,混合通过幺正矩阵pns矩阵表征……”
“中微子混合意味着,不同味道的中微子在传播过程中,会相互转化,也就是‘中微子振荡’现象……”
“理论计算显示,中微子振荡由pns矩阵和中微子质量差共同决定……”
陈舟习惯性的拿着笔,点着书桌上的草稿纸。
就目前的pns矩阵的参数来看,这里面牵扯的问题,有点多。
有3个混合角θ12、θ13和θ23,有1个cp破坏相角δ,2个ajorana相角α1、α2。
其中ajorana相角仅在中微子是ajorana粒子时,才有物理意义。
陈舟拿起笔,圈了一下pns矩阵,以及这些参数问题。
用笔在旁边写下:“用数学的方式,从理论上解答。”
随后,他开始继续翻阅文献资料。
就目前的研究进展来看,2016年华国的大亚湾中微子实验,将θ13的精度提高到4,仍然是世界最精确值。
看到这时,陈舟的嘴角不禁勾起了一抹弧度。
他觉得,如果把cern这里,当做练手之地。
等回到华国,再在大亚湾中微子实验里,大展拳脚,也不是不可以。
不过,即使是练手之地,陈舟也没打算糊弄完事。
别的不说,爆肝研究的状态,他已经准备就绪。
只不过,正当陈舟全身心投入研究时。
他的手机,突然响了起来。
看到来电显示后,陈舟轻轻挑了挑眉。
看来,先前准备的一件事,似乎有着落了。