中微子zhongweizi
轻子的一种,是稳定的、中性的、自旋为ħ/2的粒子。静止质量为零(9),所以以光速运动。中微子的概念是1931年泡利为解释β衰变中的“能量失踪”现象而提出来的,在β衰变实验中,中子变为质子和电子,实验观察到电子的能量可以由零变到动量一能量守恒所预言的值。这样的结果说明衰变生成物中还应当有第三个看不见的中性粒子,这就是反中微子ῡ,即
n—→p+e-+ῡ
电子可以具有满足动量-能量守恒所允许的最大能量,意味着反中微子的静质量为零。因为中子n,质子p,电子e-的自旋都是h/2,所以反中微子ῡ的自旋为ħ/2,而中微子与反中微子的差别仅仅在于前者的自旋方向与运动方向始终相反,而后者的自旋方向总与运动方向一致,它们的其他性质完全相同。1956年,莱因斯(Reins)和考恩(Cowen)在反应堆中发现反中微子。1962年,实验上发现了两种不同的中微子,一种是上述的电子中微子νe(和ῡe),另一种是μ子中微子νμ(和νμ),后者和质子、中子反应时只能产生μ子,不能产生电子。近年来,人们对中微子的静质量是否为零的问题产生了特别的兴趣。根据1956年李政道、杨振宁所揭示的弱作用过程中宇称不守恒理论,中微子的静止质量应当为零。在弱电统一理论中,中微子的静质量也应当为零,当然这都是理论的结果。1980年以前,实验测量的中微子最佳质量上限是m≤60电子伏。1980年,苏联科学家柳比莫夫等人得出一个惊人的结果,他们发现中微子的质量不仅有上限还有下限,即
14eV≤mv≤46eV
1983年,柳比莫夫在考虑了其他科学家的批评之后,重新做了多次实验,他们公布的结果是
17eV≤mv≤40eV
但是1986~1987年,其他国家的一些实验室测得的中微子质量下限均为零。1987年,世界上一些著名的实验室和天文台利用大麦哲伦星云中有一颗超新星(SN1987A)爆发这一良机,对爆发中的中微子信号进行分析,得到中微子质量是
mv~(4.5×0.8)eV
人们为什么如此关注中微子质量呢?这是因为它对粒子物理和宇宙学干系甚大。如果中微子有静质量,那么弱电统一理论就得进行修正。另一方面,现在认为宇宙质量90%是所谓的暗物质(即不可见物质)贡献的,如果中微子具有静质量,它就是暗物质的主要成分,使宇宙学的暗物质疑难得以解决,当然同时也会给宇宙学带来一系列新的问题。