围绕基本粒子中微子有许多问题，杏耀代理特别是关于它的质量。物理学家们也感兴趣的是除了“经典”中微子之外，是否还有像所谓的惰性中微子这样的变种。卡特琳实验现在已经成功地缩小了对这些难以捉摸的粒子的搜索范围。该论文最近发表在《物理评论快报》杂志上。

 

严格地说，中微子不是一个单一的粒子，而是由几个粒子组成:电子中微子、介子中微子和中微子。这些粒子在被称为中微子振荡的过程中不断地相互转化。假设中微子有质量;这将在2019年开始于卡尔斯鲁厄理工学院(KIT)的卡特琳实验中确定。根据目前的结果，中微子的质量小于1电子伏特。

 

KATRIN还可以用来追踪到到目前为止还只是假设的相关物种:惰性中微子。较重的分支(质量在千伏特范围内)被认为是暗物质的候选，并将在卡特琳安装新的探测器后寻求。除此之外，还有一种更轻的惰性中微子类型。

 

光惰性中微子的新排除标准

 

相当多的实验正在寻找轻的惰性中微子(质量在电子伏特范围内)。它也可能在卡特琳实验中显现出来。活性(正常)和惰性中微子的质量和混合比例在寻找轻质惰性中微子的过程中起着重要的作用。

 

在卡特琳的帮助下，马克斯·普朗克物理研究所(MPP)的苏珊娜·默滕斯和她的团队成功地定义了新的排斥极限。“通过我们的评估，我们能够显著减少这种中微子的搜索区域，”默滕斯说。

 

MPP的Susanne Mertens和Thierry Lasserre小组对KATRIN的数据进行了新的分析，杏耀连接现在可以排除质量在3到30电子伏特之间、混合比例大于10%的惰性中微子的存在。这个结果补充了以前达到的排除限制。

 

通过测量中微子质量进行搜索

 

但是KATRIN怎样才能找到惰性中微子呢?使用同样的方法，该实验还确定了活跃中微子的质量。中微子的质量可以通过放射性衰变来测量。卡特琳利用氚(重水)来达到这个目的。当质子转化为中子时，就会产生一个中微子和一个电子。它们之间的衰变能是18。6千伏。

 

“我们知道中微子非常轻，只接收到衰变能量的一小部分，”Mertens说。“电子的最大能量被中微子的质量所降低。”因此，中微子的质量是由衰变能量和电子的最大能量之间的差异造成的。

 

探测弱中微子也将遵循同样的原理。如果惰性中微子在放射性衰变过程中也被释放出来，它将在电子的能谱中留下可见的痕迹。“那么在曲线上就会出现一个明显的弯曲”，Mertens解释道。“这将使KATRIN不仅能够确定活跃中微子的质量，而且还能证明另一种中微子的存在。”