科技日?qǐng)?bào)記者 劉霞

一個(gè)由美國(guó)、法國(guó)和加拿大科學(xué)家組成的國(guó)際研究團(tuán)隊(duì)最近利用鈹衰變?yōu)殇嚨膶?shí)驗(yàn)，測(cè)量了電子中微子在量子力學(xué)上的大小。結(jié)果顯示，電子中微子比普通原子核大得多。相關(guān)論文發(fā)表于12日出版的《自然》雜志。

中微子與物質(zhì)之間的相互作用極為微弱，因此具有強(qiáng)大的穿透能力，可輕松穿越人體、地面乃至整個(gè)地球。同時(shí)，中微子的質(zhì)量非常輕，能以接近光速運(yùn)動(dòng)。對(duì)中微子開(kāi)展深入研究具有重要意義，有望發(fā)現(xiàn)超出標(biāo)準(zhǔn)模型的新物理，還能為研究宇宙演化、恒星形成、超新星爆發(fā)機(jī)制，甚至為宇宙中物質(zhì)為何多于反物質(zhì)等謎題提供新線索。

然而，關(guān)于中微子仍有大量謎團(tuán)尚未解開(kāi)，首當(dāng)其沖的是其大小問(wèn)題。中微子的大小對(duì)于科學(xué)家構(gòu)建合適尺寸和形狀的中微子探測(cè)器至關(guān)重要。在最新研究中，科學(xué)家利用鈹元素的放射性衰變，測(cè)量了電子中微子的大小。

中微子包括3種味態(tài)，即電子中微子、繆子中微子和陶子中微子。最新實(shí)驗(yàn)利用了鈹衰變?yōu)殇嚨倪^(guò)程。當(dāng)發(fā)生衰變時(shí)，鈹原子內(nèi)部的電子會(huì)與質(zhì)子結(jié)合形成中子，并最終生成鋰原子。這一過(guò)程會(huì)釋放出能量，將鋰原子推向一側(cè)，同時(shí)在另一側(cè)產(chǎn)生中微子。

研究團(tuán)隊(duì)在粒子加速器中觸發(fā)了這一過(guò)程，并在兩側(cè)放置極靈敏的中微子探測(cè)器，探測(cè)到了產(chǎn)生的電子中微子。隨后，他們測(cè)量出了鋰原子的動(dòng)量，并據(jù)此測(cè)算出了電子中微子的大小。結(jié)果顯示，電子中微子波包的空間范圍至少為6.2皮米（1皮米=10-12米），是一般原子核的數(shù)百倍。