探寻宇宙幽灵粒子的暗物质和中微子

哲学形态有层次之分，哲学层次的划分遵循哲学的相对性原理，相对于哲学或一般哲学、普通哲学，科学哲学是下一层次的哲学形态，反之，相对于科学哲学或自然哲学，哲学或一般哲学、普通哲学是上一层次的哲学形态。新科学哲学曾将科学家正在探索的暗物质划分为真暗物质和假暗物质，大多数科学家相信暗物质是真暗物质，暗物质粒子组成了暗物质，极少数科学家相信暗物质是假暗物质，非常昏暗的物质是假暗物质的对象。既使暗物质是一种昏暗的假暗物质，科学家搜索暗物质的项目和行动也有重要的基础科学研究价值和意义，一是天文学家发现了难以解释的暗物质现象，二是对暗物质理论的证实和证伪适从科学哲学价值论的等效原理。

假暗物质的对象包括了宏观物体的黑洞和微观粒子的中微子，黑洞是几乎不发光的超大质量天体，既使黑洞发出了微弱的“霍金辐射”，现有的天文探测器也发现不了黑洞自身辐射的信号，看不见的黑洞适合新科学哲学定义的假暗物质。中微子是理想的假暗物质，中微子和暗物质粒子都属于宇宙中的“幽灵粒子”，两种粒子的属性在很多方面表现了一致性和共同性，甚至可以将中微子看成是理论构想的暗物质粒子的对象之一，中微子和暗物质粒子都不与普通物质发生相互作用或只发生人们难以探测的极其微弱的相互作用。

当两个事物的属性或效用完全相同时，两个事物的属性或效用适从新哲学全等性的等性原理或等效原理，当两个事物的属性或效用部分相同时，两个事物的属性或效用适从新哲学局等性的等性原理或等效原理。假如中微子和理论假设的暗物质粒子遵从科学哲学的全等性等效原理，那么中微子就是科学家长期以来寻找的暗物质粒子，假如中微子和理论假设的暗物质粒子遵从科学哲学的局等性等效原理，那么中微子就不是科学家长久以来搜寻的暗物质粒子。

从天文学家现有的观测成果和物理学家现有的实验成果可以看出，中微子不是暗物质粒子，但两种粒子至少有部分或局部属性的一致性或共有性，巨量的中微子和暗物质粒子每时每刻从我们的身体“轻飘飘”地穿越而过。既然中微子和暗物质粒子有部分或局部属性的一致性或共有性，那么科学家是否可能在一个实验装置中实现对两种粒子的搜索？同一套实验装置既用于对中微子的搜索，也用于对暗物质的搜索，好似欧洲的大型强子对撞机，既用在了对希格斯粒子的探测，也用在了对暗物质粒子和其它奇异粒子的探测。

1930年，科学家首次提出了中微子概念，1956年，科学家从核反应堆中首次检测到了中微子，之后的几十年，科学家陆续探测到了太阳、宇宙射线和超新星中微子。1957年，意大利物理学家庞蒂科夫提出了中微子振荡的概念，假如中微子有质量，不同的中微子存在混合，那么一种中微子可能在飞行过程中自发地变成另一种，还能变回来，好似振荡的波。日本超级神冈探测器和加拿大萨德伯里中微子观测站都建在地下，日本科学家梶田隆章以及加拿大科学家阿瑟·麦克唐纳几乎同时发现了中微子振荡现象，测量了中微子的质量，两人共同获得了2015年的诺贝尔物理学奖。

中微子是物质组成的基本粒子之一，分布在自然界的每个角落，中微子不带电荷，质量极其微小，科学家迄今没有精确测出中微子质量的大小。从宇宙诞生的大爆炸产生了数量惊人的中微子，从太阳、地球、大气层内的宇宙线、核反应堆、超新星暴的事件中都产生了大量中微子。在太阳内核产生的中微子只要2秒就可以离开太阳的表面，以接近光速的速度飞行，只要八分钟就会到达地球，只需0.02秒就可以毫无阻碍地穿过地球。

中微子与其它物质的相互作用十分微弱，不参与电磁和强相互作用，仅参与弱力和引力相互作用，中微子被称为宇宙的“隐身人”或“幽灵粒子”，每时每刻都有数以万亿计的太阳中微子穿过人的身体，但人们却感觉不到它们的存在。有科学家计算，在一平方厘米或拇指指甲盖大小的面积上，每秒约有650亿个太阳中微子以近光的速度穿越而过。

中微子有三种类型：电子中微子、μ中微子和τ中微子，目前已知的构成物质世界的基本粒子有12种，三种中微子占到了其中的1/4。中微子在飞行中可从一种类型转变成另一种类型，物理学家称之为中微子振荡，三种中微子之间的相互振荡有3种模式，其中的“太阳中微子之谜”和“大气层中微子之谜”的两种振荡模式得到了实验的证实，但第三种振荡模式有待发现，有些物理学家认为，不存在第三种振荡模式或振荡的几率为零。

中微子和暗物质粒子一样，在粒子物理和宇宙起源及演化中占据了重要位置，中微子和暗物质物理学的研究在世界上方兴未艾。2003年，中国科研人员提出了利用大亚湾核反应堆产生大量中微子的设想，从中寻找中微子的第三种振荡模式，精确测定中微子振荡的几率。2020年，大亚湾中微子实验室完成了使命，探测装置被全部拆除。2023年底，承担新科学使命的江门和台山两个中微子实验室将投入运行，中国科学家在基础科学研究和重大科学装置的研制领域取得了重要进展。

经过了4年酝酿和4年建设，2011年12月24日，大亚湾中微子实验室开|始运行，2O20年退役的大亚湾中微子实验室运行了9年时间。2012年3月8日，中科院大亚湾中微子实验团队成功发现了中微子的第三种振荡模式，精确地测量了振荡的几率。大亚湾中微子实验的成果被《科学》杂志评选为“2012年度十大科学突破”，有科学史家称，这是中国科学家有史以来取得的最重要的一项科学成果。