โดย Paul Sutter เผยแพร่เมื่อ 22 กุมภาพันธ์ 2022 สล็อตเว็บตรง นักวิทยาศาสตร์ใช้ “สเกลนิวตริโน” ขนาด 200 ตันเพื่อวัดอนุภาคที่เข้าใจยาก
ความประทับใจของศิลปินเกี่ยวกับนิวตริโนที่สร้างขึ้นในช่วงซูเปอร์โนวา (เครดิตภาพ: Naeblys ผ่าน Shutterstock)อนุภาคเหมือนผีที่เรียกว่านิวตริโนแทบจะไม่เคยมีปฏิสัมพันธ์กับสสารปกติทําให้การปรากฏตัวของวัยรุ่นมีพลังซ่อนตัวสูงสุด พวกเขาเข้าใจยากมากว่าในทศวรรษที่ผ่านมานับตั้งแต่การค้น
พบครั้งแรกของพวกเขานักฟิสิกส์ยังไม่ได้ตรึงมวลของพวกเขา แต่เมื่อเร็ว ๆ นี้โดยการลูบพวกเขาลงบน
“ระดับนิวตริโน” 200 ตันนักวิทยาศาสตร์ได้กําหนดขีด จํากัด ใหม่เกี่ยวกับมวลของนิวตริโน
ด้วยสเกลนิวตริโนที่ไวต่อการมากที่สุดในโลกนักฟิสิกส์ได้วิเคราะห์ข้อมูลน้ําท่วมเพื่อพิจารณาว่าอนุภาคที่เข้าใจยากนั้นไม่หนักกว่า 0.8 อิเล็กตรอนโวลต์ (eV) เป็นครั้งแรกที่การทดลองได้ผลักดันต่ํากว่าเกณฑ์ 1 eV สําหรับน้ําหนักของอนุภาคย่อยใด ๆ สําหรับการเปรียบเทียบอิเล็กตรอนมีน้ําหนักประมาณ 511,000 eV หรือ 9.11 x 10 ^ -31 กิโลกรัม ปริศนานิวตริโนนิวตริโนอาจเป็นปัญหามากที่สุดของอนุภาคที่รู้จักกันทั้งหมดในฟิสิกส์ ในแบบจําลองมาตรฐานของฟิสิกส์อนุภาคคําอธิบายมาตรฐานทองคําสําหรับวิธีการทํางานของธรรมชาติในระดับพื้นฐานนิวตริโนไม่ควรมีมวลใด ๆ เลย นั่นเป็นเพราะทัศนคติของอนุภาคเก็บตัว ต่อส่วนที่เหลือของอาณาจักรควอนตัม อนุภาคอื่น ๆ เช่นอิเล็กตรอนได้รับมวลของพวกเขาผ่านการมีปฏิสัมพันธ์กับสนามควอนตัมที่สร้างขึ้นโดยอนุภาคฮิกส์โบซอน (ลองนึกภาพอนุภาคหนึ่งที่ไหลผ่านบ่อน้ําเทียบกับอีกอันหนึ่งที่ต้องก้มลงผ่านอ่างกากน้ําตาลและคุณสามารถดูว่าสนามฮิกส์สามารถให้มวลที่แตกต่างกันบนอนุภาคที่มีปฏิสัมพันธ์กับมันได้อย่างไร) แต่ไม่มีกลไกดังกล่าวสําหรับนิวตริโนดังนั้นสําหรับทศวรรษที่นักฟิสิกส์เพียงแค่สันนิษฐานว่าเช่นโฟตอนอนุภาคเล็ก ๆ น้อย ๆ เป็นมวลอย่างสมบูรณ์
ที่เกี่ยวข้อง: อนุภาคที่เล็กที่สุดในจักรวาลคืออะไร?และความคิดของนิวตริโนที่ไม่มีมวลทํางานในด้านฟิสิกส์มาระยะหนึ่งแล้วแม้หลังจากได้เรียนรู้ข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับนิวตริโนเช่นความจริงที่ว่าพวกเขามาในสามชนิดหรือ “รสชาติ”หนึ่งสําหรับการโต้ตอบแต่ละชนิดที่พวกเขาสามารถมีส่วนร่วมใน: อิเล็กตรอนนิวตริโนปรากฏพร้อมกับอิเล็กตรอน muon-neutrinos จับคู่กับ muons; และเทานิวตริโนไปพร้อมกับอนุภาคเทา ความคิดของรสชาตินี้พอดีกับนิวตริโนไร้มวล แต่แล้วในปี 1960 นักฟิสิกส์เริ่มสังเกตเห็นว่านิวตริโนทั้งสามสายพันธุ์นี้สามารถ “แกว่ง” หรือเปลี่ยนจากรสชาติหนึ่งไปเป็นอีกรสชาติหนึ่งขณะที่พวกเขาเดินทาง
เพื่อที่จะแกว่งระหว่างรสชาตินิวตริโนต้องการมวล และปรากฎว่า, เช่นรสชาติ, มีสามมวลนิวตริโนที่แตกต่างกัน. สําหรับการแกว่งในการทํางานมวลทั้งสามจะต้องมากกว่าศูนย์และแตกต่างกันทั้งหมด ด้วยวิธีนี้มวลทั้งสามเดินทางด้วยความเร็วที่แตกต่างกันและรสชาติจะแกว่งขึ้นอยู่กับสถานะควอนตัมของมวลทั้งสาม ถ้ามวลเป็นศูนย์ทั้งหมด นิวตริโนจะเดินทางด้วยความเร็วแสง และจะไม่มีโอกาสแกว่ง อย่างไรก็ตามมวลแต่ละมวลไม่ได้สอดคล้องกับรสชาติของแต่ละบุคคลและแต่ละรสชาติจะประกอบด้วยส่วนผสมของมวลชนเหล่านี้แทน สิ่งที่เราเห็นเป็นอิเล็กตรอนนิวตริโนเช่นเป็นการรวมกันของสามนิวตริโนที่แตกต่างกันกับสามมวลที่แตกต่างกัน
จนถึงปัจจุบันนักฟิสิกส์ไม่ทราบมวลของนิวตริโนทั้งสาม พวกเขามีข้อ จํากัด จากการทดลองต่าง ๆ
เกี่ยวกับมวลนิวตริโนรวมทั้งหมดและความแตกต่างของมวลระหว่างคนที่แตกต่างกันไล่ล่าการสลายตัวการตอกย้ํามวลของนิวตริโนชนิดใดชนิดหนึ่ง จะช่วยได้มากในฟิสิกส์อนุภาค เพราะเราไม่รู้ว่าพวกมันมีมวลอย่างไร มีแบบจําลองทางทฤษฎีมากมายแต่เราไม่รู้ว่าอันไหนถูกต้อง มวลชนที่รู้จักสามารถช่วยความพยายามนี้ได้ในประเทศเยอรมนีอุปกรณ์ KATRIN ของสถาบันเทคโนโลยีคาร์ลสรูห์ (Karlsruhe Tritium Neutrino Experiment) ได้รับการออกแบบมาเพื่อทําเช่นนั้น อุปกรณ์นี้มีไทรเทียมจํานวนมากไร้สาระและสเปกโตรมิเตอร์ขนาดมหึมาขนาด 200 ตัน (180 เมตริกตัน) ซึ่งวัดพลังงานของอิเล็กตรอน
ไทรเทียมเป็นไอโซโทปกัมมันตภาพรังสีที่หายากของไฮโดรเจนที่มีโปรตอนหนึ่งตัวและนิวตรอนสองตัว มันสลายตัวตามธรรมชาติผ่านกระบวนการที่เรียกว่าการสลายตัวของเบต้าซึ่งหนึ่งในนิวตรอนภายในนิวเคลียสเปลี่ยนเป็นโปรตอนตามธรรมชาติ (ผ่านการโต้ตอบที่เกี่ยวข้องกับแรงนิวเคลียร์ที่อ่อนแอ) ผลลัพธ์? การเปลี่ยนแปลงส่งผลให้เกิดการปล่อยอิเล็กตรอนและอิเล็กตรอน antineutrino ซึ่งเป็นพันธมิตรต้านอนุภาคของอิเล็กตรอนนิวตริโน
ปริมาณพลังงานที่ปล่อยออกมาจากปฏิกิริยาถูกกําหนดโดยพลังงานนิวเคลียร์ของอะตอมไทรเทียมดังนั้นอิเล็กตรอนและนิวตริโนจะต้องแบ่งปันพลังงานรวม 18.6 keV ระหว่างพวกเขา เนื่องจากไตรเทียมเป็นอะตอมแสงจึงเป็นหนึ่งในพลังงานที่ต่ําที่สุดที่เป็นไปได้สําหรับนิวตริโนที่จะมีซึ่งทําให้การวัดมวลนิวตริโนขนาดเล็กเป็นเรื่องง่ายที่สุดบางครั้งปฏิกิริยาจะให้พลังงานมากขึ้นกับนิวตริโนและบางครั้งก็น้อยลง อะไรก็ตามที่เหลือจะต้องไปที่อิเล็กตรอน ถ้านิวตริโนไม่มีมวล ก็ไม่มีขีดจํากัดพลังงานที่ต่ํากว่าที่มันจะมีได้ เหมือนกับไม่มีขีดจํากัดพลังงานที่โฟตอนสามารถมีได้ แต่ถ้านิวตริโนมีมวลก็จะมีพลังงานมวลที่เหลืออยู่เสมอซึ่งหมายความว่าพลังงานที่เก็บไว้ในนิวตริโนที่เหลืออยู่เนื่องจากมวลของมัน (จําไว้ว่าตามสมการที่มีชื่อเสียงของไอน์สไตน์ E = mc ^ 2 พลังงานเท่ากับมวลคูณด้วยจํานวนคงที่ความเร็วของแสงกําลังสอง) และพลังงานมวลที่เหลือนั้นจะไม่มีวัน มีให้อิเล็กตรอน สล็อตเว็บตรง
