상위 댓글: 중국에서의 실험으로 중성미자 대량 주문이 결정될 수 있음

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중성미자는 전하가 없고 질량이 매우 작으며 빛에 가까운 속도로 이동하는 유령 입자입니다. 그들은 중성자를 양성자로 변화시켜 전자를 방출하거나 (반중성자의 경우) 양성자를 중성자로 변화시켜 양전자(반전자)를 방출할 수 있는 약한 핵력을 통해서만 다른 입자와 상호작용합니다. 약력이 너무 약하기 때문에 이러한 현상이 거의 발생하지 않으므로 이러한 입자를 관찰하는 것은 매우 어렵습니다. 매초 수조 개의 중성미자가 여러분의 몸을 통과하고 있지만 실제로 몸의 핵과 상호작용하는 중성미자는 극소수이기 때문에 여러분은 그것을 결코 알 수 없습니다.

세 가지 유형의 중성미자가 알려져 있으며, 각각은 전자와 같은 입자에 연결되어 있습니다. 전자에는 전자 중성미자가 있습니다. 더 무거운 뮤온에는 뮤온 중성미자가 있습니다. 훨씬 더 무거운 타우 입자에는 타우 중성미자가 있습니다. 이러한 다양한 중성미자에 관한 한 가지 발견은 각 중성미자가 공간을 통해 전파되는 동안 다른 유형으로 상호 변환된다는 것입니다. 중성미자가 움직일 때 고정되어 있지 않다는 사실은 그들이 빛의 속도로 움직이지 않는다는 것을 의미하며(그러나 그보다 약간 느린 속도로), 이는 다시 질량을 가지고 있음을 의미합니다. 그렇다면 질문해야 할 자연스러운 질문은 알려진 중성미자의 다양한 질량은 무엇입니까? 그리고 이 질량을 실제로 측정하는 것이 불가능하더라도 적어도 질량의 순서가 무엇인지 결정하는 것이 가능합니까?

곧 중국에서 온라인으로 진행될 예정인 실험은 이 질문에 대한 직접적인 답변은 아니더라도 이를 해결하기를 희망합니다. 실험은 직경 35미터의 아크릴 구로 구성되어 있으며 핵 사건이 발생할 때 섬광(섬광)을 방출하는 유기 용액으로 채워져 있습니다. 43,000개의 광전자 증배관 배열이 이러한 이벤트를 감지하기 위해 구를 둘러쌀 것입니다. 이 구체에서 53km 떨어진 곳에 전자 반중성미자의 꾸준한 흐름을 생성하는 8개의 원자로가 있습니다. 과학자들은 원자로에서 검출기로 이동하는 동안 얼마나 많은 전자 반중성미자가 다른 유형 중 하나로 변환되지 않았는지 측정할 예정입니다. (검출기는 뮤온과 타우 중성미자를 감지하지 못합니다.)

여기서 상황이 약간 혼란스러워집니다. 이론가들은 중성미자에는 m1, m2, m3라는 세 가지 질량 상태가 있다고 판단했습니다. 이 세 가지 질량 각각이 세 가지 유형의 중성미자 중 하나의 질량에 해당한다고 즉시 가정하는 것이 당연하지만 실제로 질량 상태는 실제 중성미자 유형과 일대일로 상관되지 않습니다. 실제로 각 중성미자 유형은 세 가지 질량 상태의 양자 역학적 중첩입니다. m2가 m1보다 크다는 것은 이미 결정되었습니다. 남은 질문은 m3가 m2보다 무거운지("정규 순서") 아니면 m1보다 가벼운지("역 순서")입니다.

변환되지 않은 전자 반중성미자가 검출기에 도달하여 양성자와 상호작용하면 양성자를 중성자로 변환하고 에너지 양전자를 방출합니다. 그 양전자는 검출기에 보이는 섬광을 생성합니다. 그러나 또한 중성자 생성물은 결국 핵에 흡수되어 약 200밀리초 후에 두 번째 섬광을 생성하게 됩니다. 이 두 번의 섬광 시퀀스(깊은 지하에 결합되어 지구 자체에 의해 보호됨)는 원자로의 반중성미자에 의해 유발된 사건과 무작위 우주선에 의해 생성된 사건을 구별할 수 있게 해줍니다. 얼마나 많은 전자 반중성미자가 여행에서 살아남는지에 대한 패턴은 질량 스펙트럼 순서가 정상인지 반전인지에 대한 신호를 유지합니다.