每一秒钟有万亿个中微子穿过人体，可为什么我们感受不到？

中微子

中微子是出了名的难找，这种粒子让许多科学家吃尽了苦头。要知道，同样是粒子，电子在19世纪末，就被汤姆逊找到了。

但是直到21世纪初，科学家才把三种中微子都找全。那为什么中微子这么难找？

我觉得总结下来，一共有3点：

1. 1. 质量极其小
2. 2. 不参与电磁相互作用
3. 3. 中微子振荡

我们一点一点聊：

质量极其小的中微子

我们现在知道中微子一共有三种，我们把这称为“三味”，2019年7月，3-D MegaZ DR7星系研究组曾发表他们测定的三味中微子的质量只和的上限是0.28 eV/c^2；

到了2013年，又有一个科学小组发布了他们的测定质量是0.23 eV/c^2；

到了2014年，基于普朗克卫星对于宇宙微波背景辐射的测定结果，这个数值改到估值为0.320 ± 0.081 eV/c^2。

这是个什么概念呢？

我们先在理解一下什么是eV/c^2，这里eV其实是电子伏，是能量单位。在爱因斯坦的狭义相对论中，有一部分内容是质能等价，说的是质量和能量其实是一回事，它们之间是有对应关系的，可以通过质能方程E=mc^2来进行换算，如果我们简单的移项，就会得到m=E/c^2，看到了吧？这里的E/c^2就和上面中微子的质量后半部分是一样的。

我们说回到质量，在粒子物理标准模型当中，在轻子中，除了中微子之外，最轻的就是电子了，它的质量大概是0.511 MeV/c^2，这里M指的是兆，其实也就是英文million的意思，意思是百万，也就是代表10^6。

我们把它们的质量单位统一一下，再来比较一下：

三味中微子的质量只和：0.320 ± 0.081 eV/c^2。

电子的质量：5.11*10^5 eV/c^2。

这回感受到了吧？这差出了6个数量级。

正是因为中微子质量实在太小，上世纪30年代左右，物理学家一直找不到它，但是他们发现，β衰变前后（也就是中子发生衰变，生成质子+电子+中微子，但是当时他们在产物没有找到中微子），咋出现了质量的缺失，就是找不到缺失的是什么。

为此，尼尔斯·波尔，量子力学哥本哈根学派的领袖，一生多次挫败爱因斯坦的物理学大神，甚至要放弃能量守恒定律。

不参与电磁相互作用

在自然界中，存在着四种相互作用，强相互作用、弱相互作用、电磁相互作用、引力。这四种相互作用是有作用范围和强度区别的。

其中强相互作用是最强的，但作用范围只有10^-15，只限于原子核的尺寸，电磁相互作用的强度仅次于强相互作用，弱相互作用属于比较弱的，排行老三，作用范围比强相互作用还要小。而引力则是强度最小的，我们之所以能够明显感受到引力，主要还是宇宙中的天体够大。

你拿一个磁铁就拿吸起来一个曲别针，其实这就说明，一个磁铁对于曲别针的电磁相互作用就强于地球对于曲别针的引力。

而中微子其实很特别，它首先不参与强相互作用。更重要的是它显示出电中性，不参与电磁相互作用，当然由于质量微乎其微，引力对于它的作用效果同样可以忽略不计的，所以中微子最大的特点就是只参与弱相互作用。

那这会带来什么问题呢？

我们都知道光子吧？光子撞到物质上消失了是因为什么呢？说白了，电子就是被吸收了，这其实就是电磁相互作用的结果。不参与电磁相互作用，意味着中微子可以非常随着地穿过原子，毕竟原子核只占原子1%都不到的空间，原子几乎可以视为空心的。而且即使中微子穿过原子核，也不一定会发生弱相互作用，而只是有一点概率会发生。

因此，中微子的穿透力特别强，我们的身体每时每刻都会穿过10万亿个中微子，但我们根本察觉不到。甚至有研究表明，中微子在宇宙中飞行1光年的距离，才有50%的概率会和这个路径上的物质发生反应。和中微子有类似效果的其实就是暗物质，也是不参与电磁相互作用和强相互作用，也是属于那种穿过你的身体，但你毫无察觉的东西。

中微子振荡

中微子不好找还有一个特别关键的情况，那就是中微子振荡。早期科学家观测太阳中微子，但是不管咋观测，都只观测到1/3的中微子，当然，当时只发现了一种中微子也就是电子中微子。后来，科学家陆续发现了另外两种中微子之后，才知道，原来三种中微子之间会互相转换。也就是说，电子中微子可能飞着飞着就变成了τ子中微子了在，这种神奇的事情也就只发生在中微子身上。

正是基于这三点，中微子特别难找到，并且显示出极其强大的穿透力，让我们很难感知到。科学家为了观测到中微子，可以说是费劲心机，一般这些观测实验室都要建在地下数百米甚至千米，这样才能排除宇宙射线的干扰，然后就是备足足够的纯水以及精密的实验设备，日本神冈中微子探测器就储存着5万吨纯水，这就是用来观测中微子的。