直接测量中微子质量：基于 KATRIN 实验 259 天数据，探寻超越标准模型的物理奥秘

《SCIENCE》：Direct neutrino-mass measurement based on 259 days of KATRIN data

中微子具有非零静止质量，这超出了粒子物理标准模型（SM）的预测。KATRIN 合作团队开展中微子质量测量研究，结合前 5 次实验数据，得出有效电子反中微子质量上限为mν < 0.45eV（90% 置信水平），该结果意义重大。

　　中微子（neutrino）是一种弱相互作用、不带电的基本粒子，已被证明具有非零质量，但其确切数值仍未知。这与通常非常可靠的粒子物理标准模型（Standard Model of particle physics ，SM）的预测不符，这意味着测量中微子质量可能为该模型无法解释的物理现象提供线索。KATRIN 合作团队利用分子氚的 β 衰变（beta-decay），直接测量特定味中微子的反粒子质量。通过结合该实验前 5 次运行的数据，研究人员将中微子质量的上限相较于之前的结果降低了一半。中微子具有非零静止质量，这是超越基本粒子标准模型的物理学证据。其绝对质量在从粒子物理到宇宙学等领域都具有重要意义。KATRIN 实验对氚 β 衰变进行了接近运动学终点的精确光谱分析。基于前 5 次测量活动，研究人员得出$m_{\nu }^2=?{0.14}_{?0.15}^{+0.13}$eV²的最佳拟合值，在 90% 置信水平下，电子反中微子（electron antineutrino）质量上限为$m$_ν < 0.45eV 。该结果基于 259 个测量日收集的 3600 万个电子、大幅降低的本底水平以及改进的系统不确定性，使得 KATRIN 之前的质量限制几乎收紧了一倍。