粒子物理的研究结果表明,构成物质世界最基本的粒子有12种,包括6种夸克(上、下、奇异、粲、底、顶),3种带电轻子(电子、缪子和陶子)和3种中微子(电子中微子、缪中微子和陶中微子)。
构成物质世界12种最基本的粒子,其中三种为中微子
中微子常用符号ν表示,它不带电,质量非常轻(小于电子的百万分之一),以接近光速运动。中微子只参与非常微弱的弱相互作用,具有极强的穿透力。穿越地球直径那么厚的物质,在100亿个中微子中只有一个会与物质发生反应,因此中微子的检测非常困难。所以,在所有基本粒子中,人们对中微子了解最少。实际上,大多数粒子物理和核物理过程都伴随着中微子的产生,例如核反应堆发电(核裂变)、太阳发光(核聚变)、天然放射性(贝塔衰变)、超新星爆发、宇宙射线等等。宇宙中充斥着大量的中微子,大部分为宇宙大爆炸的残留,大约为每立方厘米300个。
1998年超级神冈实验证明了中微子存在振荡现象,即曲一种中微子转变为另一种中微子,也称之为不同类型的中微子的混合。中微子的混合参数描述了中微子之间相互转变的规律。中微子振荡间接证明中微子具有微小的质量,对粒子物理、天体物理与宇宙学具有重大影晌。另外两个证实中微子振荡的实验SNO与KamLAND也分别被评为当年的世界十大科技新闻。
中微子振荡示意图。一个电子中微子具有三种质量本征态成分,传播一段距离后变成电子中微子、μ中微子、τ中微子的叠加。
中微子有大量谜团尚未解开。包括它的质量大小和起源、磁矩、混合参数θ13和CP破坏的大小等等。同时,对它的研究远远超出了粒子物理的范畴,是粒子物理、天体物理、宇宙学、地球科学的交叉与热点学科。
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