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1.
中微子是一种极端难以捉摸的基本粒子。从太阳内发作的很多中微子会以挨近光的速度传达飞向地球，并穿过咱们的身体。由于中微子简直从未与构成咱们身体的原子发作效果，因而咱们不会有任何发觉。它们是当之无愧的鬼魂粒子。在很长的一段时间内，科学家都以为这些细小的粒子是无质量的。
世界中包含着很多的中微子。它们没有电荷，所以不会被自然界中的其他带电粒子招引或排挤。| 图片来历：Arthur Loureiro
中微子有三种类型（或者说“味”），分别是电子中微子、μ中微子和τ中微子。上个世纪90年代，研讨人员发现中微子在传达的过程中，会从其间一种改变成另一种，这被称为中微子振动，是一个量子力学效应。
举个比方，太阳发作了电子中微子。当这些中微子在抵达地球时，科学家却只观测到了三分之一发射的中微子。剩余三分之二的电子中微子变成了μ中微子和τ中微子。而这之所以会发作的条件是中微子具有质量——发现者也因而获得了2015年的诺贝尔奖。从曩昔的粒子物理试验中，咱们得知三种中微子中至少有两种是有质量的。
根据量子力学的古怪规矩，中微子的味和质量之间的联系也反常杂乱。在任何中微子束中，这三个质量总是存在的，仅仅份额不同。每种味都有三种质量的组合，每种中微子质量也都有三种味的组合。
已知的中微子有三种：电子中微子（νe）、μ子中微子（νμ）和τ子中微子（ντ）。中微子在传达的途中会发作改变。
迄今为止，科学家对中微子的质量仍然知之甚少。而一项刚宣布在《物理谈论快报》的新研讨初次设定了最轻中微子的质量上限：至少比电子的质量轻600万倍。
2.
中微子对了解世界十分重要。回到20世纪40年代，物理学家伽莫夫（George Gamow）和勋伯格（Mario Schoenberg）就指出，中微子在恒星演化和超新星中发挥了重要效果。这一点在1987年当科学家初次从超新星中发现中微子时就得到了证明，然后协助科学家更好的了解超新星。
但是，在世界学标准上，由于这些鬼魂粒子具有质量，因而在引力的效果下，它们往往会拖曳一些物质。所以，中微子的质量越大，咱们周围星系的散布就会越“含糊”。这意味着经过调查咱们周围的星系，就可以推断出中微子的质量。这十分令人惊奇， 世界中最大的星系结构竟暗藏着细小粒子的信息。
为什么科学家如此热衷于知道中微子的质量？这是由于它联系到咱们对实际的终极了解。粒子物理学的规范模型是已知最准确、最成功的用于描绘基本粒子的理论。但是，这个模型猜测的却是中微子应该是无质量的。
所以了解中微子的质量也是科学家寻觅迈向新的、更好的粒子物理学理论的要害。在这个寻觅答案的过程中，像暗物质和暗能量等规范模型无法解释的问题或许也终将得到解决。
3.
在新的研讨中，来自英国和巴西的世界研讨团队初次结合了世界学家和粒子物理学家搜集的数据来核算中微子的质量。论文的榜首作者Arthur Loureiro说：“咱们使用了来自各种来历的信息，包含从天基和地基望远镜所观测到的世界中最陈旧的光（世界微波布景辐射）、爆破的恒星、世界中最大的三维星系地图、粒子加速器、核反应堆等等。”
每种办法都有其局限性。当世界学家经过调查星系的散布来确认中微子的质量时，他们只能确认三种中微子之和的最大质量。
粒子物理学试验可以直接研讨中微子，比方可以在试验室中制造出一束中微子。但这无法奉告咱们每个粒子的肯定质量，只能奉告咱们三种中微子类型中的两种的质量差。它也无法奉告咱们两种中微子中哪个更重。
惋惜的是，许多世界学家常常疏忽粒子物理学的成果。一些粒子物理学家对世界学家的核算技能持怀疑态度，宣称他们运用先验常识的办法会影响他们的成果。
研讨人员经过结合这两种办法建立了一个数学模型，他们经过研讨重子振动光谱巡天（BOSS）中超越100万个星系的大标准结构，然后核算出中微子质量的总和。研讨人员还必须考虑许多其他影响星系散布的参数，比方暗物质和暗能量。然后将从粒子物理试验中得知的信息输入，能十分准确地奉告研讨人员这些中微子质量之间应该有着怎样的联系，使他们可以核算出最轻中微子的质量上限：0.086eV（相当于1.5×10 千克）。
为了得到这些成果，研讨人员不得不将世界学中的大数据剖析面向极致，他们用了超越50万个核算小时来处理数据。走运的是，他们有一台超级核算机。
尽管现有的数据还不足以探测到最轻中微子的质量下限——它仍有可能是无质量的——但这项作业标明，使用一种归纳的办法才是行进的路途。
未来，暗能量光谱仪（DESI）即将比照研讨人员所能接触到的星系还要多出十倍的数据进行剖析，它将对一切中微子的总质量给出一个更牢靠的估量——这或许能使核算出最小质量成为可能。令人兴奋的是，这可能会敞开中微子物理学的新时代。
编译：不贰斗极
参阅来历：
https://theconversation.com/ghost-particles-how-galaxies-helped-us-weigh-the-lightest-neutrino-and-why-it-matters-122230
https://www.ucl.ac.uk/news/2019/aug/maximum-mass-lightest-neutrino-revealed-using-astronomical-big-data
https://arxiv.org/pdf/1811.02578.pdf
来历：原理
修改：Major Tom
