之前對基本粒子微中子尺寸的初次直接測量結果表明,它們至少比原子核大,但具體大多少未知。最近,一群物理學家對波包進行首次直接測量,發現微中子尺寸比以往估計的最小值還要大數百倍,換句話說比典型原子核巨大。
微中子屬於次原子粒子,質量非常接近零,很少與正常物質反應,迄今科學家已透過與電子、緲子、τ 子結合鑑定出 3 種「味」的微中子:電微中子、緲微中子、濤微中子,探討這類型粒子能幫助我們更理解為何宇宙物質數量比反物質還多。
而解開微中子奧秘第一步是確認它們大小,最近一個國際物理學家團隊對鈹(beryllium)進行實驗,成功測量與電子相關的微中子,發現其尺寸比典型原子核還要大。
當鈹衰變成鋰,鈹原子中的電子與核中質子結合產生中子並形成鋰原子,此時能量釋放,將原子推向一個方向,並產生朝相反方向發射以平衡動量的微中子,團隊能透過粒子加速器內沿側面放置極靈敏的微中子探測器精確測量鋰原子動量,並依此計算微中子大小與特性。
實驗結果表明,電微中子長度至少達 6.2 皮米,而由於微子中性質,大小還可能增加。
研究人員表示,測出微中子波包(wave packet)大小對於建造合適的微中子探測器相當重要,如此才能精確測量 3 種類型微中子如何轉換或振盪。
How big is a neutrino? We're finally starting to get an answer
Measuring the size of a neutrino: Physicists suggest it's considerably larger than an atomic nucleus
(首圖為示意圖,來源:pixabay)