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科学家揭示了有关 “幽灵粒子” 的新细节,这些细节是宇宙起源的关键

中微子是宇宙粒子,通常被称为 “幽灵粒子”,因为它们极具挥发性,可以通过任何种类的物质而不会发生变化,发表在《物理评论快报》杂志上的一项新研究表明,这些中微子可以比电子质量轻1000万倍。

中微子散布在整个宇宙中,它们几乎没有质量。但是,科学家现在已经计算出最轻的中微子的质量,它比电子轻约1000万倍。计算该质量可以帮助研究暗物质,暗能量和宇宙结构。

研究人员使用伦敦大学学院的超级计算机Grace创建了一个数学模型。格蕾丝 (Grace) 处理了50万个计算小时,这在单个处理器上需要60年的时间。

中微子粒子能量很高,但没有电荷,因此即使是最强大的磁场也无法影响它们。它们可以穿越最极端的环境,如恒星、行星和整个星系,并保持不变。

较早的科学家发现中微子以接近光速的速度传播,而CERN的一项实验表明,这些粒子可能会超过光速。但是,后来发现由于测试设备故障,它是错误的。

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伦敦大学学院物理与天文学系的研究作者、博士生Arthur Loureiro说: “每秒有一千亿个中微子从太阳中飞过你的拇指,即使是在晚上。”“这些都是非常弱的互动性幽灵,我们对此知之甚少。我们所知道的是,当它们移动时,它们可以在三种口味之间变化,只有当它们的至少两个质量非零时,这种情况才会发生。“

世界各地的科学家和天文台能够将中微子追踪到一个星系,该星系携带着一个超大质量的快速旋转的黑洞blazar。blazar是一个活跃的银河核,具有相对论射流,该射流由电离物质组成,几乎以光速传播,几乎指向地球。该星系距离地球约40亿光年,位于猎户座的肩膀左侧。

去年,科学家们首次追踪了一种高能微小中微子的起源,这种中微子已经到达地球37亿光年。它是由IceCube探测器中南极冰层深处的传感器发现的。

不同类型的中微子以三种不同的质量出现,但最轻的中微子至今未知。天文学家对这三种类型的差异仍然知之甚少。但是他们说,这三种类型始终存在,但比例不同,而变化的比例-以及粒子的怪异行为-只能用具有质量的中微子来解释。

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科学家使用粒子物理学家和宇宙学家收集的110万星系的数据来计算最轻的中微子的低质量。这使他们能够测量宇宙的膨胀率。中微子在宇宙中可能很普遍,但很难发现。这就是为什么科学家需要尽可能多的数据进行研究。

“我们使用了来自各种来源的信息,包括太空和地面望远镜,观测宇宙的第一束光,爆炸的恒星,宇宙中最大的星系3D地图,粒子加速器,核反应堆等等,” Loureiro说。“由于中微子丰富但微小而难以捉摸,我们需要所有可用的知识来计算它们的质量,我们的方法可以应用于其他困扰宇宙学家和粒子物理学家的大问题。”

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