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中山大学尧江明课题组提出全新方法约束无中微子双贝塔衰变核矩阵元

2025/07/21

章导读
中山大学尧江明教授课题组联合欧洲核子研究中心Giuliano Giacalone博士,提出通过高能核碰撞实验中的强子动量相关性,间接约束无中微子双贝塔衰变核矩阵元的新方法。该方法以150Nd→150Sm为例,结合贝叶斯核结构分析和高能碰撞模拟,首次发现矩阵元与夸克-胶子等离子体的空间梯度及各向异性存在显著关联。研究成果为中微子质量精确测定提供理论基础,并于7月8日发表在《物理评论快报》。
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中大新闻讯(通讯员陈裕霞)近日,物理与天文学院尧江明教授课题组与欧洲核子研究中心(CERN)Giuliano Giacalone博士合作,在无中微子双贝塔衰变(0νββ)研究中取得新进展。团队提出通过高能核碰撞实验中强子动量相关性,间接约束候选核的核矩阵元(NME),为降低其不确定性提供新思路。该成果于7月8日发表在《物理评论快报》( Physical Review Letters 上)。2023级硕士研究生李义为第一作者,尧江明教授和Giuliano Giacalone博士为共同通讯作者。

中山大学尧江明课题组提出全新方法约束无中微子双贝塔衰变核矩阵元

图:无中微子双贝塔衰变矩阵元与重离子碰撞观测量之间的关联性

0νββ衰变是探索中微子是否为马约拉纳粒子、检验轻子数守恒是否被破坏、理解宇宙物质-反物质不对称起源的核心课题。NME在该衰变过程中起着连接中微子质量与衰变半衰期的关键作用。然而,不同核模型对其预测存在显著差异,成为制约实验物理解释的瓶颈。

工作以150Nd→150Sm为例,结合贝叶斯核结构分析与高能150Nd+150Nd碰撞模拟,首次揭示NME与夸克-胶子等离子体的空间梯度与各向异性等特征之间存在显著关联。这些特征可通过当前高能对撞实验中的集体流观测获得,从而为NME提供全新的约束路径。研究为连接高能核碰撞与低能弱衰变过程开辟了新方向,为中微子质量的精确确定提供理论支撑。

本研究受到国家自然科学基金、广东省自然科学基金和中山大学“百人计划”资助。


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