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17.1kev/c2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majorana粒子,否则成为dirac粒子。
意大利gerda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majorana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pmns矩阵表征……”