小姨多鹤
奇妙的中微子:物理学家一直在寻找的幽灵粒子_我的网站

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二 | 来源:红网作者: 廖卫民 陈佳骥 胡邦建 编辑:戴桢 本文链接:https://hn.rednet.cn/content/2022/09/12/11820066.html返回搜狐,查看更多责任编辑:

三 | 此外,电子在转变过程中产生。

四 | 20世纪20年代,物理学家通过对这些衰变过程的仔细观察和分析,发现了一些能量守恒的小现象。换句话说,过程开始时的能量略大于结束时的能量。从数学上讲,这是没有意义的。真奇怪!一些物理学家假设存在一个全新的粒子。这些粒子携带着缺失的能量。它们很小,很轻,没有电荷。

五 | 它们可以悄悄地避开探测器的观察。用了几十年的时间证明中微子的存在,这些微小粒子的神秘性是显而易见的。1956年,中微子被归类为一类已知的、测量过的、并被结果证实的粒子,事情变得更加奇妙。最合适的“味觉”问题出现在μ子的发现上。有趣的是,当中微子的概念被提出时(20世纪30年代),μ介子也被发现了。μ子几乎和电子一样带电和旋转。它的特点是它的质量大约是电子的200倍,所以可以想象它是一个“加重的”电子。μ介子参与特定类型的反应,但通常不会持续很长时间。由于μ介子的尺寸很大,因此非常不稳定,并且很快(1到2微秒)衰变为较小的粒子。物理学家已经对这个过程了解很多了,但它与中微子的故事有什么关系呢?物理学家已经注意到,表明中微子存在的衰变反应总是产生一个电子,而不是μ子。在其他反应中,μ子出现,而不是电子。

六 | 为了解释这些发现,物理学家推测某些中微子(不是其他类型的中微子)在某些衰变反应中总是与电子配对,而μ子必须与一些未发现的中微子配对。

七 | 毕竟,电子“友好”中微子不能解释对μ介子事件的观察。

八 | 搜索一直持续到现在。到1962年,物理学家终于锁定了第二类中微子。起初它被称为中子,但物理学家最终选择了一个更合理的术语,μ介子中微子,因为它总是在反应中与μ介子成对出现。有两种中微子被证明是存在的。自然界还有什么惊喜吗?1975年,斯坦福线性加速器中心(2008年改名为SLAC国家加速器实验室)的研究人员筛选了大量数据,以揭示存在质量大于电子和μ子的基本粒子:τ子。这个粒子的质量是电子的3500倍,它是一个相当大的粒子!所以问题出现了:对于这三种粒子,电子,μ子和μ,除了电子和μ子中微子之外,还有对应于μ的中微子吗?它可能存在,也可能不存在。可能只有两个或四个中微子。

九 | 也许有17种…自然从来没有完全满足我们的期望,所以现在没有理由得出结论。几十年来,物理学家们通过大量的实验和观察来说服自己,第三中微子应该存在。但直到千禧年,费米实验室的一项特殊实验才最终成功。2000年7月,甜甜圈实验合作项目宣布了中微子的发现。那么,为什么我们如此关心中微子呢?从第二次世界大战到现在,我们已经追了70多年了?为什么一代又一代的科学家对这些微小的电中性粒子如此着迷?原因是中微子继续超出我们的预期。很长一段时间,我们甚至不知道它们是否存在;很长一段时间,我们确信它们根本没有质量,直到实验结果告诉我们这些微小的粒子一定有质量。它们有多少质量仍然是物理学家正在探索的问题。此外,中微子在繁殖过程中振荡“味道”的习性非常烦人,但在产生和检测中微子时,它们有一个清晰的味道。

十 | 在粒子物理学中,“味觉”是基本粒子的量子数。物理学家们还推测,可能还有另一种中微子,惰性中微子,可以由中微子振荡产生,而无需任何常规的相互作用。物理学家正试图追踪这个神秘的粒子。

十一 | 最近的一些研究和实验异常表明,包括惰性中微子在内的新型中微子可能仍然存在。可以说,中微子不断挑战我们对物理学的了解。无论是在过去还是将来,它们都将是物理学家最需要的挑战之一。
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Published on:14:51:22
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