在理解中微子属性方面迈出了重要的一步

为了证明物质可以在没有反物质的情况下生成，意大利Gran Sasso地下实验室的GERDA实验正在寻找中微子双β衰变的迹象。该实验在全世界范围内对于检测所讨论的衰变具有最大的灵敏度。为了进一步提高成功的机会，后续项目LEGEND使用了更加精细的衰变实验。

虽然粒子物理学的标准模型自最初构想以来基本保持不变，但对中微子的实验观察已经迫使中微子理论部分被重新考虑。

中微子振荡是第一个与预测不一致的观测结果，证明了中微子具有非零质量，这一特性与标准模型相矛盾。2015年，这一发现获得了诺贝尔奖。

此外，长期存在的猜想是中微子是所谓的马约拉纳粒子：与物质的所有其他成分不同，中微子可能是他们自己的反粒子。这也可以解释为什么在宇宙中存在比反物质更多的物质。

GERDA实验旨在通过搜索锗同位素76 Ge 的中微子双β 衰变来仔细检查Majorana假设：76 Ge核内的两个中子同时转化为两个质子，发射两个电子。标准模型中禁止这种衰变，因为缺少两种反中微子 - 平衡反物质。

多年来，慕尼黑工业大学(TUM)一直是GERDA项目(GERmanium探测器阵列)的重要合作伙伴。TUM研究小组负责人StefanSchönert教授是新LEGEND项目的发言人。

GERDA实验达到了极高的灵敏度

GERDA是第一个达到极低背景噪音水平的实验，现在已超过10年26年衰变的半衰期灵敏度。换句话说，GERDA证明该过程的半衰期至少为10 26年，即宇宙年龄的10,000,000,000,000,000倍。

物理学家知道，中微子比电子轻至少100,000倍，是下一个最重的粒子。然而，它们的确切质量仍然未知，是另一个重要的研究课题。

在标准解释中，中微子双β衰变的半衰期与称为Majorana质量的中微子质量的特殊变体有关。根据新的GERDA限值和其他实验的限值，该质量必须至少比电子的质量小100万倍，或者在物理学家方面，小于0.07至0.16 eV / c 2。

在粒子物理学中，质量不是以千克为单位，而是根据爱因斯坦方程式E = mc 2：电子伏特[eV]除以光速的平方。电子伏特是能量的量度。该惯例用于规避不可思议的小单位质量：1 eV / c 2对应于1.8×10 -36千克。

与其他实验一致

此外，其他实验限制了中微子质量：普朗克任务对中微子质量的另一种变体提供了限制 - 所有已知中微子类型的质量之和小于0.12至0.66 eV / c 2。

卡尔斯鲁厄理工学院(KIT)的氚衰变实验KATRIN用于测量中微子质量，未来几年灵敏度约为0.2 eV / c 2。这些质量不能直接比较，但它们提供了对中微子是马约拉纳粒子的范例的交叉检查。到目前为止，没有观察到任何差异。

从GERDA到LEGEND

在报告的数据收集期间，GERDA操作的探测器总质量为35.6千克76 Ge。现在，一个新成立的国际合作项目LEGEND将把这个质量增加到200公斤的76 Ge直到2021年并进一步减少背景噪音。目标是在未来五年内实现10 27年的灵敏度。