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中微子是自己的反粒子嗎

中微子沒有通常意義上的反粒子,因為反電子中微子是β衰變的副產品,目前觀察到中微子只有左旋,而反中微子只有右旋,由於中微子不帶電荷,其可能即是自己的反粒子,不過目前這個問題科學家還在研究中。

這並非聞所未聞。膠子甚至希格斯玻色子被認為是它們自己的反粒子。但是,如果科學家發現中微子是它們自己的反粒子,這可能是它們從哪裏獲得微小質量的線索以及它們是否在我們物質主導的宇宙的存在中發揮了作用。

狄拉克 vs 馬約拉納反粒子的想法出現在1928年,當時英國物理學家保羅·狄拉克(Paul Dirac)開發了後來被稱為狄拉克方程(Dirac equation)的東西。他的工作試圖解釋當電子以接近光速移動時會發生什麼。但他的計算導致了一個奇怪的要求:電子有時具有負能量。

"當狄拉克寫下他的方程時,他才知道反粒子的存在,"西北大學理論物理學家兼教授安德烈·德·古韋亞(André de Gouvêa)説。"反粒子是他方程的結果。

物理學家卡爾·安德森(Carl Anderson)發現了狄拉克在1932年預見到的電子的反物質夥伴。他稱之為正電子——一種像電子一樣但帶正電荷的粒子。

狄拉克預測,除了具有相反的電荷外,反物質夥伴還應該具有另一個相反的特徵,稱為手性,它代表了粒子具有的固有量子特性之一。粒子可以具有右手或左手性。

中微子是自己的反粒子嗎

狄拉克方程允許中微子和反中微子是不同的粒子,因此,四種類型的中微子是可能的:具有左手和右手性中的中微子以及具有左手和右手性的反中微子。但是,如果中微子沒有質量,就像科學家當時認為的那樣,只需要左旋中微子和右旋反中微子存在。

1937年,意大利物理學家Ettore Majorana提出了另一個理論:中微子和反中微子實際上是一回事。馬約拉納方程描述了中微子,如果它們碰巧有質量,可能會變成反中微子,然後再次變成中微子。

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