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中微子没有通常意义上的反粒子,因为反电子中微子是衰变的副产品。目前观察到中微子只有左手,反中微子只有右手。因为中微子没有电荷,可能是自己的反粒子,但是科学家还在研究这个问题。
这并非闻所未闻。胶子甚至希格斯玻色子都被认为是自己的反粒子。然而,如果科学家发现中微子是它们自己的反粒子,这可能是它们从哪里获得其微小质量以及它们是否在我们物质主导的宇宙的存在中发挥作用的线索。
1928年,当英国物理学家保罗狄拉克发展出后来被称为狄拉克方程时,狄拉克与马约拉纳反粒子的想法出现了。
他的工作试图解释当电子接近光速时会发生什么。但他的计算导致了一个奇怪的要求:电子有时会有负能量。
西北大学的理论物理学家兼教授安德烈德古维亚说,狄拉克直到写下他的方程才知道反粒子的存在。反粒子是他的方程式的结果。
物理学家卡尔安德森在1932年发现了狄拉克的电子反物质伴星。他称之为正电子——,一种像电子一样带正电的粒子。
狄拉克预言,除了具有相反的电荷,反物质伴侣还应该具有另一种相反的特征,称为手性,这代表了粒子固有的量子属性之一。粒子可以是右旋的,也可以是左旋的。
狄拉克方程允许中微子和反中微子是不同的粒子,所以有四种类型的中微子是可能的:具有左右手性质的中微子和具有左右手性质的反中微子。但是如果中微子没有质量,就像科学家当时认为的那样,
只需要左手中微子和右手反中微子。
1937年,意大利物理学家埃托雷马约拉纳提出了另一个理论:中微子和反中微子其实是一回事。马约拉纳方程描述中微子。如果它们碰巧有质量,就可能变成反中微子,然后又变成中微子。
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