破天荒的模拟解决了微中子的「小」问题

微中子的质量是多少？ 这个问题已经困扰了物理学家几十年，虽然它很小，但应该也不太可能是零，或许就像脑筋急转弯一样，要跳脱出固有的思维模式来寻找答案。

Simulation of large scale structures of the Universe (University of Tsukuba) 

筑波大学、京都大学、东京大学的物理学家们使用一个新方法试图模拟其结果。 从技术上来说，科学家曾经认为这种幽灵般的粒子可能与光子一样没有质量，但在20多年前，我们得知了微中子有三种不同的形式或者说「味道」，并且在移动的过程中会一直在这三种之间相互转换。 正因为如此，科学家们坚信微中子一定也有质量，若微中子没有质量，它们会在真空中以光速运动，时间对它们来说毫无意义，意即根本不会在形式上转换才对。

在一个典型的物理模型中，你可以将假设性的物体，譬如假想太阳系或是一堆原子输入进电脑的三度空间模拟，透过时间的推移去观察最后会发生什么。 这种多体问题可以用大尺度模拟来达成，但次原子粒子相较于经典粒子可能不会遵循相同的规则，所以在这个新模拟中，研究人员从电浆物理学中借鉴了一个叫做弗拉索夫模拟（Vlasov simulation）的概念，而不是把微中子视为离散的经典物体，这个概念是将其视为连续的介质。

配合日本理化研究所计算科学中心的超级计算机模拟，它们将400兆个网格及3300亿个天体的计算统合后，似乎准确地重现了宇宙微中子的复杂动力学，也同时为微中子的质量设定了上限，即单个电子的50万分之一。 论文第一作者，东京大学的物理学家吉川浩司表示，未来的工作将需要调整细节，希望能将微中子的质量测量的更加精确，而且此一创新方法已经获得入围2021年ACM戈登贝尔奖，以此法模拟大尺度结构的革命性新方法，不仅是物理学家渴望精确了解微中子的质量而已，

同时也能应用于电浆物理学，该研究发表于电脑信息科技全文数据库（ACM digital library）。 （编译/许晋翊）

数据来源：Science Alert

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