100款禁用黄免费a尿道口_大象出版社网站_伊园麻园2024直达2024入口

热点关注:  
放射性同位素 粒子加速器 辐照杀菌 无损检测 高新核材 辐射成像 放射诊疗 辐射育种 食品辐照保鲜 废水辐照 X射线 中广核技 中国同辐

?用频率测量中微子质量上限

2023-09-07 17:29     来源:物理研究更新 大锅天眼      中微子核物理粒子物理
中微子是一种非常轻的基本粒子,它几乎不与其他物质相互作用。它们是宇宙中最多的粒子之一,但我们却很难探测到它们。事实上,我们甚至不知道它们的确切质量是多少。我们只能给出一个上限,也就是说,中微子的质量一定小于某个值。

那么,为什么我们要知道中微子的质量呢?因为它对物理学有很大的意义。中微子的质量会影响宇宙的结构和演化,以及核反应和粒子衰变的过程。所以,我们怎么才能测量中微子的质量呢?有一个方法是利用一种叫做氚衰变的现象。氚是一种放射性同位素,它有一个质子和两个中子。

它会发生β衰变,并释放一些能量。既然这个反应释放了一些能量,那么我们就可以用能量守恒来计算出中微子的质量吧?不幸的是,并不是那么简单,因为这个反应并不是唯一的。实际上,氚衰变有很多种可能的方式,每一种方式都会给出不同的电子和中微子的能量。

这些能量是连续分布的,从零到一个最大值之间的任何值都有可能出现,这个最大值叫做终点能量。如果中微子没有质量,那么终点能量就等于氚原子核和氦-3原子核之间的质量差乘以c²。

如果中微子有质量,那么终点能量就要减去中微子的静止能量mc²。那么,我们怎么才能测量终点能量呢?一种方法是用一个叫做谱仪的仪器,它可以测量出电子的动能。如果我们有足够多的氚原子核衰变,那么我们就可以得到一个电子能谱,也就是说电子能量的分布图。

这个图会有一个尖锐的下降,就在终点能量附近。如果我们能够精确地确定这个下降的位置,那么我们就可以计算出中微子的质量上限。但是,这种方法有一个问题,那就是背景噪声。背景噪声是指一些不相关的信号,它们会干扰我们的测量。比如说,一些其他的放射性物质,或者一些宇宙射线,或者一些仪器的误差,都会产生一些额外的电子,它们会让我们的能谱变得模糊不清。这就会影响我们对终点能量的判断,从而影响我们对中微子质量的估计。那么,有没有一种方法可以避免背景噪声呢?答案是有的,这就是最近一篇新论文提出的一种新颖的技术,叫做回旋辐射发射光谱。这种技术不是用能量来测量电子,而是用频率来测量电子。

你可能会问,频率和电子有什么关系呢?你可能知道,当一个带电粒子在一个磁场中运动时,它会受到一个洛伦兹力,这个力会让它做圆周运动。这个圆周运动的半径叫做回旋半径,回旋半径和粒子的动能、电荷和磁场强度有关。回旋半径越小,说明粒子的动能越大,反之亦然。那么,回旋半径和频率有什么关系呢?原来,当一个带电粒子在一个磁场中做圆周运动时,它会发出一种叫做回旋辐射的电磁波。这种电磁波的频率和粒子的回旋频率一样,粒子每转一圈就发出一个波峰。回旋频率和粒子的电荷、质量和磁场强度有关。

回旋频率越高,说明粒子的质量越小,反之亦然。现在,你可能已经明白了。如果我们能够测量出氚衰变产生的电子的回旋频率,那么我们就可以计算出它们的动能,从而得到电子能谱。而且,这种方法不会受到背景噪声的影响,因为背景噪声不会改变电子的回旋频率。这就是回旋辐射发射光谱技术的原理。

那么,我们怎么才能测量出电子的回旋频率呢?研究团队使用了一个叫做微波谐振腔的装置,它可以放大和检测电子发出的回旋辐射。他们还使用了一个叫做超导量子干涉器的传感器,它可以测量微波谐振腔中的微弱信号。他们还使用了一个叫做相位锁定环的电路,它可以跟踪和记录电子的回旋频率变化。

他们还使用了一个叫做磁场扫描的方法,它可以改变磁场强度,从而改变电子的回旋频率范围。通过这些技术,他们成功地测量出了氚衰变产生的电子的回旋频率,并得到了一个清晰而精确的电子能谱。根据这个能谱,他们对终点能量进行了拟合,并得到了一个值。根据这个值,他们对中微子质量上限进行了计算,并得到了一个值为0.8eV。

这个值比以前的实验结果都要小,也就是说,他们给出了一个更严格的限制。他们还计划在未来进行更多的实验,以期达到0.2 eV的灵敏度。



推荐阅读

首次观察到罕见的β3αp衰变

今天,我们将探讨一种非常罕见的放射性衰变模式,叫做β3αp衰变。这种衰变模式是指一个原子核通过β衰变转变成另一个原子核,然后这个原子核又通过发射三个α粒子(即氦核)和一个质子来释放能量。这种衰变模式只有在一些非常缺乏中子的原子核中才可能发生,因为它们有很高的β衰变Q值(即β衰变释放的能量),以及很低的α粒子和质子分离能(即从原子核中移除一个α粒子或质子所需的能量)。 2023-09-07

原子核β衰变释放四个粒子模式首次发现

科学家首次观测到一种新的衰变模式。在这种衰变中,氧的一种较轻的形式,即氧-13(有8个质子和5个中子),通过分裂出3个氦核(一个没有周围电子的原子)、1个质子而衰变。 2023-09-06

大亚湾合作组获颁2023年度欧洲物理学会高能与粒子物理奖

8月21日,2023年度欧洲物理学会高能与粒子物理奖颁奖仪式在德国汉堡举行,大亚湾中微子实验发起人、现任中国科学院高能物理研究所所长王贻芳受邀出席并代表合作组接受获奖证书。 2023-08-23

粒子加速器——加速近物所与高能所交流合作

值此中国科学院高能物理研究所(以下简称“高能所”)成立50 周年之际,很高兴应约写一篇有关高能所与中国科学院近代物理研究所(以下简称“近物所”)交流合作方面的文字。借此机会回首过往,一方面表示祝贺,祝贺高能所50 年来在粒子物理、粒子加速器和人才培养等方面取得的辉煌成就! 2023-08-18

CPC和NPR学术期刊国际化发展研讨会成功举办

7月28日至31日Chniese Physics C (CPC) 和 Nuclear Physics Review (NPR) 学术期刊国际化发展研讨会在甘肃省张掖市成功举办。会议由中国科学院高能物理研究所、中国科学院近代物理研究所联合主办,中国科学院近代物理研究所承办,河西学院、甘肃省物理学会、甘肃省科学技术期刊学会协办。 2023-08-11

阅读排行榜
陆丰市| 璧山县| 威信县| 革吉县| 衡水市| 英超| 犍为县| 鸡西市| 红桥区| 百色市|