KATRIN 创造新纪录：中微子质量首次达到 0.45 eV！

KATRIN 创造新纪录：中微子质量首次达到 0.45 eV！

2025年4月11日，卡尔斯鲁厄理工学院（KIT）的“卡尔斯鲁厄氚中微子实验”（KATRIN）在中微子研究方面取得了显着进展。在杂志上发表的一篇文章中科学发表后，确定了中微子质量的新上限为至多 0.45 电子伏特 (eV)，仅为 8 x 10^-37对应于千克。这一发现代表了一项全球记录，对于揭示宇宙中最不为人所知的粒子之一的物理特性至关重要。正如 KATRIN 合作所解释的那样，中微子质量的精确测量对于理解自然的基本定律至关重要。

中微子主要以电子、μ子和τ中微子三种形式存在，呈电中性，很少与物质发生反应。 KATRIN 实验利用氚的β衰变来精确测量中微子质量。在此过程中，中子转变为质子并发射电子和电子反中微子。通过分析这些粒子的能量分布，科学家可以得出有关中微子质量的结论。有关 2025 年中微子质量的估计信息预计将接近 0.3 eV，置信度为 90%。

KATRIN 实验的技术细节

KATRIN系统长70米，包括一个直径10米的高分辨率光谱仪。中微子质量测量在五次测量活动中进行，历时 259 天，期间分析了约 3600 万个电子。这一数据量超过了之前测量的六倍，可以更精确地研究中微子质量。 KATRIN 的结果还证实了中微子至少比电子轻一百万倍的理论，并强化了中微子具有质量的证据——这一方面与标准模型中的传统假设相矛盾。

研究人员通过改进数据收集方法并减少系统不确定性，显着改善了中微子测量的极限。来自明斯特大学的 Christian Weinheimer 是该实验的前几位发言人之一，他和他的团队在 KATRIN 的建立和运行过程中发挥了关键作用，并开发了创新的分析和测量方法，显着提高了实验的灵敏度。

展望和未来项目

作为 KATRIN 一部分的中微子质量测量将持续到 2025 年底。从 2026 年起，将连接一个名为 TRISTAN 的新探测器系统，这将能够搜索假设的惰性中微子。此外，一项名为 KATRIN++ 的研发计划正在进行中，旨在为未来中微子质量实验开发概念。来自七个国家 20 多个机构的科学家参与了这一国际联合项目。

总而言之，KATRIN 实验的进展不仅表明了中微子研究对于理解我们的宇宙有多么重要，而且还表明了现代粒子物理学中可能存在哪些创新方法。 KATRIN 的研究结果突破了知识的界限，凸显了科学家面临的巨大挑战。这项研究的结果和技术有可能永久改变整个粒子物理学领域。

有关 KATRIN 实验结果的更多信息，请阅读报告 明斯特大学, deinkalert.org 和 套件教育 。