Μ中微子

μ中微子(Muon neutrino)(νμ)是三种中微子的第二种;因其总伴随μ子形成第二代轻子,因此称作μ中微子。20世纪40年代初有几个人假设其存在;1962年由利昂·莱德曼、梅尔文·施瓦茨和杰克·施泰因贝格尔发现。这项发现使他们获得了1988年诺贝尔物理学奖。

1962年时,利昂·莱德曼、梅尔文·施瓦茨和杰克·施泰因贝格尔通过首次检测μ中微子的相互作用观察到不止一种中微子。这项成果使他们获得了诺贝尔物理学奖。

中微子(意大利语:Neutrino,其字面上的意义为“微小的电中性粒子”,又译作微中子)是一种电中性的基本粒子,自旋量子数为½,以希腊字母ν标记。现在已经有证据表明其具有质量。但其质量即使相比于其他亚原子粒子也是非常微小的。它可能是现在唯一一种已探测到的暗物质,是一种热暗物质。

中微子与电子、μ子以及τ子同属轻子,有三种“味”:电中微子(νe)、μ中微子(νμ)以及τ中微子(ντ)。每种味的中微子都相应存在一种同样电中性且自旋量子数为½的反中微子。在标准模型中,中微子的产生过程遵循轻子数守恒定律。

由于中微子是电中性的,同时还是一种轻子,因而其并不参与电磁相互作用以及强相互作用。其只参与弱相互作用以及引力相互作用。由于弱相互作用作用距离非常短,而引力相互作用在亚原子尺度下又是十分微弱的,因而中微子在穿过一般物质时不会受到太多阻碍,且难以检测。

中微子可以通过放射性衰变以及核反应等多种方式产生。由于太阳内部时时刻刻都在发生着核反应,而超新星产生等过程也会伴随着剧烈的核反应,因而在宇宙射线中可以检测到中微子的存在。地球附近所检测到的中微子大多来源于太阳。事实上,地球面向太阳的区域每秒钟在每平方厘米上都会穿过大约650亿个来自太阳的中微子。

人们现在认识到中微子在飞行过程中会在不同味间振荡,比如β衰变中产生的电中微子可能在检测时会变为μ中微子或τ中微子。这一现象表明中微子具有质量,且不同味的中微子的质量也是不同的。依据现在宇宙学探测的数据,三种味的中微子质量之和小于电子质量的百万分之一。

在粒子物理学中,庞蒂科夫-牧-中川-坂田矩阵(英语:Pontecorvo-Maki-Nakagawa-Sakata Matrix,简称PMNS矩阵),又称牧-中川-坂田矩阵MNS矩阵)、轻子混合矩阵中微子混合矩阵,是一个幺正矩阵,内含自由转播中与弱相互作用中的轻子间量子态的相异之处,因此是研究中微子振荡的重要工具。此矩阵最早由牧二郎、中川昌美与坂田昌一于1962年提出,用于解释布鲁诺·庞蒂科夫所预测的中微子振荡现象。

PMNS矩阵

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