發布時間:2025-10-27閱讀(1)
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中微子在標準模型的粒子中是獨一無二的,因為它們實際上可以改變身份。這種特殊的行為,稱為中微子振蕩,它可以解釋兩個實驗帶來的困惑。首先,太陽釋放出大量的電子中微子,但撞擊地球的電子中微子比理論預期的要少。其次,來自外太空的質子猛烈撞擊地球大氣層,理論預測以二比一的比例產生μ子中微子和電子中微子,但實驗觀察到的比例是一比一。 有三種不同味道的中微子——電子中微子、μ子中微子和τ中微子。順便說一句,我們用希臘字母υ和一個下標來表示中微子的味道。我們不知道中微子的確切質量,但它們具有三個質量本征態:υ1、υ2和υ3。我們知道υ1和υ2的質量相似,而υ3則完全不同。你可能會認為電子中微子可能與υ1、υ2或υ3相同,但事實并非如此。每個電子、μ子或τ中微子都是三種不同質量本征態的中微子的混合體。
基本上,這是一個量子力學的東西,它和薛定諤的貓沒什么不同。薛定諤的貓在一個盒子里,盒子里有一個放射性原子、一個探測器、一個毒氣瓶和一把錘子。當原子衰變時,錘子會掉落并砸碎小瓶。如果你不打開盒子,你就無法知道原子是否衰變了,所以原子既是衰變的又是未衰變的,因此貓在你打開盒子之前既是活的又是死的。中微子也是一樣,例如一個電子中微子可能同時具有 υ1、υ2和υ3的質量,只有當你測量中微子的質量時才能真正確定它。 事實上,我們可以進一步把中微子味道與質量本征態用一個矩陣來聯系,如下圖第一部分所示。當考慮到標準的三中子理論時矩陣為3×3,這也被稱為PMNS矩陣。我們進一步對PMNS矩陣進行處理,得到下圖第二部分的內容,其中sij=sin(θij),cij=cos(θij)。
因此,我們知道那里存在三個混合角:θ12、θ23和θ13,其中1998年的super-K實驗和2001年SNO實驗已經測量得到了θ12、θ23的值,而θ13的值就是大亞灣反應堆中微子實驗所測量的。 |
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