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    • 家园 WiggleZ 项目在测量中微子的质量上达到新的高度

      http://www.threebody.org/dp/node/55

      原始出处:外链出处

      根据一个进行了两年的天文学研究的的结果,宇宙中已知的最轻的亚原子粒子现在能够被更加精确的测量。

      一个包括了昆士兰大学的研究者在内的国际天文学研究组,在超过两百个夜晚的星系观测和数千次的计算后,发表了一个新的研究结果,在测量中微子的质量的方法上取得了显著的进展。

      这项发表在《物理评论D快速通讯》的研究推断说,在限制中微子的质量供测量上,宇宙学的星系测量比地球上的实验室中的实验更加有效。

      中微子是宇宙当中的亚原子尺度的基本粒子,也是已知的最轻的有质量粒子,尽管它们通常被当做没有质量对待。

      研究的第一作者,昆士兰大学数学和物理学院的 Signe Riemer-Srensen 博士说,这项新的研究将允许研究者获得关于中微子质量的更加精确和高灵敏的图像,这可能最终导致对宇宙的新的理解。

      “这项研究将为将来的更灵敏的星系观测铺平道路,以理解宇宙的神秘作用,并将有助于一些新的进展的取得,例如改进超新星爆发的模型,以及设计能够观测到比常规的望远镜所能观测到的更加遥远的天体的中微子望远镜。” Riemer-Srensen 博士说。

      尽管到目前为止,地球上的实验室实验能够测量不同种类的中微子间的质量差别,它们却未能成功地以足够的灵敏度测得绝对的中微子质量。

      通过将宇宙本身作为一个巨大的粒子物理实验,这个研究组在研究当中试图通过理解星系如何形成来限制可能的中微子质量。

      “一个主要的挑战是没有理论能很好的描述星系的形成。” Riemer-Srensen 博士说。

      “我们试验了一系列的以前所用过的理论,发现它们中绝大部分都不够精确,无法应用在当前和即将出现的星系观测中,这些观测对于中微子的质量具有高得多的敏感度。”

      使用这个研究组 WiggleZ 暗物质测量的高质量的高质量数据——一个包括24万个星系的巨大的三维星系地图——研究者们在研究中混合应用了分析建模和模拟,从而得到他们的结果。

      “尽管建模存在挑战,宇宙学在限制中微子质量方面比实验室实验做得更好。” Riemer-Srensen 博士说。

      这个研究组正在忙于优化中微子质量的测量,这需要将他们的结果和其它的独立数据集——例如其它的天文学测量——结合在一起。

      在这个研究当中其他的研究者包括来自昆士兰大学数学和物理学院的 Michael Drinkwater 教授, Tamara Davis 博士 和 David Parkinson 博士,以及其他来自澳大利亚、美国、南非和加拿大的研究者。

      • 家园 外行请问,如果能用中微子进行测量,是否测不准的程度会改变
        • 家园 不是很理解您的提问

          您的意思是使用中微子取代光对其它的东西进行测量?这个基本上可用的地方有限,因为中微子仅参与弱相互作用和更弱的引力相互作用,使得对于中微子本身的探测就极为困难。实验上直接测量中微子都是使用大量的探测介质,让中微子和它们内部的电子相撞后产生的光信号来判断的。

          测不准的下限和所用的测量仪器无关,它本质是量子不确定性,是固有属性。

          • 家园 花!谢谢回复,您不理解就对了,充分说明我足够外行

            说说我的理解,但愿能够达到您的高度,我理解所谓测不准是与单个两字的能量有关的,只要用于测量的单个量子的能量足够小,就能在足够精度内测得所要测的东西,好像也是量子,所以是无法实现的。但是我理解中微子的能量比原来的量子要小不少,所以才有此问。以上胡说八道,要是您还是不能理解,就直接无视好了。谢谢。

            • 家园 不要被“测不准”骗了

              这个是翻译的问题,真正的名称是“不确定”原理(The principle of Uncertainty),它反映的是量子世界的一种基本属性,和测量无关。

              中微子的能量也可能很大啊,这和它的产生机制有关。下面这幅图反映了不同的中微子的能量分布,作为对比,目前人类所制造的最大的加速器只能将单个质子的能量提高到4TeV(4000GeV)。

              点看全图

              外链图片需谨慎,可能会被源头改

              通宝推:刹那芳华,
              • 家园 记得高中时有同学开玩笑

                数学有“算不出”(哥德尔证明)

                物理有“测不准”

                化学有“不相容”

                ===========

                那为什么我们要学它们?

              • 家园 对于“测不准”,俺的理解是“探测即改变”

                举个宏观的例子: 测量电路的电流。

                为了测量电流的大小,我们可以接入一个电流表。但再精确的电流表也是有内阻的,接入后即影响了原来的电流。当然,我们可以说如果已知电流表的内阻,我们可以通过一定算法,排除电流表的影响,算出精确的电流。在粗的精度下,这样当然没问题,但要绝对精确,就有很多的问题了:

                1. 电流表的内阻怎么测出来的,不可能完全精确。

                2. 除了静态内阻外,通电后发热;环境温度微动;表针移动阻力;地球在宇宙背景磁场中的切割运动在电流表线圈中形成的感应电流等一系列由于电流表接入带来的连锁影响、循环影响是无法消除的,是无法完全一致的重现的(地球在宇宙中的位置永不完全一致,感应电流不管多么微小,永远无法预测大小)。

                宏观世界如此,微观世界就更是如此。任何一个探测,都会带来一系列的改变,而且无法知道探测前,探测标的的准确状态。

                从人生观的角度看,就是积极的向前看,任何事一旦发生,其影响和余波就将或大或小的持续下去,完全消除影响是不可能的,向前看才是正道理。

                • 家园 同意 changshou 网友所说的

                  “测不准”是一回事,微观世界本身“不确定”是另一回事,不要混为一谈。

                  • 家园 愿闻其祥。老兄提到的“它本质是量子不确定性,是固有属性”

                    似乎也牵扯到了不确定性。另外固有属性应该如何理解,能否说的更透彻些。我的理解是,测不准与其说是量子的固有属性,不如说是宇宙的固有属性,或者说是我们目前掌握的测量和计算边界决定的。即,因为宇宙自大爆炸后的不断演化包含的物质数量、和信息数量远远超出我们目前所能测量到的和所能计算的,其间物质的相互影响,我们目前仅能掌握人类常见的尺度,对于更大和更小的尺度则无法详细掌握。

                    • 家园 不确定原理是说

                      对于一个系统,两个不对易的物理量无法同时精确确定。例如位置和速度,位置确定得越精确,速度的不确定性就越大。

                      这个和测量本身无关,量子力学里面可以自然导出它们的不确定性的乘积至少大于普朗克常数,这说明了不确定性是量子系统内在的属性。只要承认量子力学是正确的,那这个就成立。

                      • 家园 或许应该这样理解

                        对于量子本身而言,其自身的运动就是不确定的。这个不确定来源于两个方面,一个是自身内部,一个是周围环境。

                        如果世界是无限嵌套循环的话, 我们可以想象一个量子内部就是一个宇宙,由无数个星系团组成,而一个星系团内部又是由无数个星系组成,而一个星系内部又包含了无数个银河系这样的次级星系,而银河系内部又包含了无数恒星系,恒星又围绕着行星,行星上的物质又是由原子组成,原子再细分又可以进一步发现次一级的量子 。。。。

                        所以,我们这个世界的所谓量子的内部也是在不断的演化的,包括这个量子对于其上一级的外界所体现出来的位置和速度,也会由于内部的原因有所变化。(按理说,内部变化不应该影响外部的宏观量, 但应该考虑到目前人类探测手段的有限和知识的有限。 比如说量子内部发生了一次爆炸,放出一股人类尚不能知晓的物质流,从而改变主体的位置和质量。 亦或者量子本身就产生了分裂,更无从论原来量子的位置和质量)。

                        另一个不确定来源于量子的周围环境的影响。一个量子周边可能充斥着许多同级别的其他量子,再周边可能存在着更多的高一级的粒子,然后还有人类可见的宏观物体,还有星球、星系。 太多东西会影响量子的脆弱的行为。这个构成了另一种不确定。

                        还有一种不确定是对于人类的,即探测引起的不确定。如前所谈,人类的探测对于微观世界的影响是足够大的,探测即改变,即引起被测物体的改变,从而形成另一种对于人类而言的不确定。

                        最后,文中是有语病的。

                        对于一个系统,两个不对易的物理量无法同时精确确定。例如位置和速度,位置确定得越精确,速度的不确定性就越大。

                        这里的“确定”本身就是一个外界对粒子的动作,一个“确定”的动作。 粒子自身是无须知道自己的位置和速度。

                        如上所说,量子确实因其内部和外部的原因,有与人类探测无关的不确定性, 但是

                        位置确定得越精确,速度的不确定性就越大
                        这样的描述,从人类视角出发的嫌疑是很大的。

                        最后,当我们听医生说”对症治疗“的时候,其实很多时候意味着医生对病人的发病机理不了解,没有根本性的解决办法,只能”对症“进行必要的处理。

                        物理学也是这样。所谓”内在属性“,所谓”常量“,都是人类尚无法了解其内部形成机理时,发明出来便于大家理解的词语罢了。有时,抛开这些词汇而直接思考物理过程本身或许更好些。

                • 家园 这个理解完全不对
              • 家园 哈哈

                消费两枚通宝推荐 关闭

                恭喜:你意外获得 16 铢钱。1通宝=16铢

                作者,声望:4;铢钱:4。你,乐善:4;铢钱:-16。本帖花:4

                今天爆发了,得了无数的宝>6次。。。

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