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微中子
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微中子(意大利語:Neutrino,其字面上的意義為「微小的電中性粒子」,又譯作中微子)是一種電中性的基本粒子[4],自旋量子數為½,以希臘字母ν標記。現在已經有證據表明其具有質量。但其質量即使相比於其他亞原子粒子也是非常微小的。它可能是現在唯一一種已探測到的暗物質,是一種熱暗物質。[5]
Quick Facts 組成, 系 ...
![]() 1970年11月13日,首次利用氫氣泡室對於微中子進行的觀測。微中子撞擊了氫原子中的質子。這撞擊發生於照片右方,是三條由帶電粒子所形成軌跡的匯集之處。 | |
組成 | 基本粒子 |
---|---|
系 | 費米子 |
代 | 第一,第二與第三 |
基本相互作用 | 弱力及萬有引力 |
符號 | ν e, ν μ, ν τ, ν e, ν μ, ν τ |
反粒子 | 反微中子(可能與微中子相同,見馬約拉納費米子) |
理論 | ν e(電微中子): 華夫岡·鮑利 (1930) ν μ (緲中微子):1940年代晚期 ν τ(陶中微子):1970年代中期 |
發現 | ν e: 克萊德·科溫,弗雷德里克·萊因斯(1956年) ν μ: 利昂·萊德曼, 梅爾文·施瓦茨和傑克·施泰因貝格爾(1962年) ν τ: DONUT協作項目(2000年) |
類型 | 3 - 電子、緲子和陶子 |
質量 | 0.320 ± 0.081 eV/c2(三味之和)[1][2][3] |
電荷 | 0 e |
自旋 | 1⁄2 |
弱超荷 | −1 |
B − L | −1 |
X | −3 |
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微中子與電子、緲子以及陶子同屬輕子,有三種「味」:電微中子(
ν
e)、緲中微子(
ν
μ)以及陶中微子(
ν
τ)。每種味的微中子都相應存在一種同樣電中性且自旋量子數為½的反微中子。在標準模型中,微中子的產生過程遵循輕子數守恆定律。
由於微中子是電中性的,同時還是一種輕子,因此不參與強相互作用以及電磁相互作用,而只參與重力相互作用以及弱相互作用。[4] 由於弱相互作用距離非常短,而重力相互作用在亞原子尺度下又是十分微弱的,因而微中子在穿過一般物質時不會受到太多阻礙,且難以檢測。
微中子可以通過放射性衰變以及核反應等多種方式產生。由於太陽內部時時刻刻都在發生着核反應,而超新星產生等過程也會伴隨着劇烈的核反應,因而在宇宙射線中可以檢測到微中子的存在。地球附近所檢測到的微中子大多來源於太陽。事實上,地球面向太陽的區域每秒鐘在每平方厘米上都會穿過大約650億個來自太陽的微中子。[6]
人們現在認識到微中子在飛行過程中會在不同味間振盪,比如β衰變中產生的電微中子可能在檢測時會變為緲中微子或陶中微子。這一現象表明微中子具有質量,且不同味的微中子的質量也是不同的。依據現在宇宙學探測的數據,三種味的微中子質量之和小於電子質量的百萬分之一。[7]