纵览网丨“幽灵粒子”中微子：难以捉摸的神秘存在

1914年，英国物理学家，获诺贝尔物理学奖获得者查德威克发现了一件很奇怪的事情。他发现β衰变过程中会有一部分能量莫名其妙的消失，这点能量本身微不足道，但它触动了人类认识世界的根本规律：能量守恒定律。

能量守恒定律（energy conservation law）即热力学第一定律是指在一个封闭（孤立）系统的总能量保持不变。其中总能量一般说来已不再只是动能与势能之和，而是静止能量（固有能量）、动能、势能三者的总量。

能量守恒定律可以表述为：一个系统的总能量的改变只能等于传入或者传出该系统的能量的多少。总能量为系统的机械能、热能及除热能以外的任何内能形式的总和。如果一个系统处于孤立环境，即：不可能有能量或质量传入或传出系统。对于此情形，能量守恒定律表述为：“孤立系统的总能量保持不变。

”能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，它只会从一种形式转化为另一种形式，或者从一个物体转移到其它物体，而能量的总量保持不变。能量守恒定律是自然界普遍的基本定律之一。

这个问题一直困扰着物理学家，波尔甚至认为能量守恒定律是不正确的，为了解决这一问题，奥地利物理学家泡利提出了中子假说。他认为β衰变产生电子的同时也会产生中子，而丢掉的那部分能量就是被中子带走的。

但是直到1932年，真正的中子才被人发现，于是费米将泡利的中子命名为中微子。恩利克·费米，美籍意大利著名物理学家、美国芝加哥大学物理学教授，1938年诺贝尔物理学奖得主。

1942年，费米领导小组在芝加哥大学建立了人类第一台可控核反应堆（芝加哥一号堆，Chicago Pile-1）、为第一颗原子弹的成功爆炸奠定基础，人类从此迈入原子能时代，而费米也被誉为“原子能之父”。

根据泡利的理论，由于中微子不带电，且质量极小很难与其他物质发生作用。这种性质决定了验证中微子是一件几乎不可能的任务，因此中微子也被称为幽灵粒子。

但是多大的障碍也阻挡不了天才的脚步，泡利提出了一个能够检验中微子的方法，那就是从原子核里辐射出的β粒子和中微子的能量总和应该有一个明晰的上限。

同年，在德国留学的中国物理学家王淦昌用自制的计数器精确地测定了RaE辐射的β能谱，证实了泡利预言的那个明晰的上限，从而间接地证明了中微子的存在。

1956年，美国物理学家莱因斯和柯万在核反应堆中直接观测到的中微子，莱因斯因此荣获1995年诺贝尔奖。

事实上地球上最大的中微子来源并非人造核反应堆，而是太阳。据计算在地球一平方厘米的表面上，每秒就会落下约600亿个来自太阳的中微子，但它几乎不会跟任何物质发生作用。

实验证明，一个中微子要连续穿过约1,000亿个地球，才可能与其中的一颗原子核发生碰撞。20世纪60年代，美国物理学家做了一个长达25年的实验，这个实验的目的就是检测太阳产生的中微子。

科学家在一个深达1,500米的矿井中安装了一个储液罐，储液罐中灌满了400方的四氯乙烯溶液，当绿氯37原子核被太阳中微子击中时会变为氩37，所以只需要检测储液罐中有多少氩37，即可知道储液罐吸收了多少中微子。

从理论上来说，除去其他来源的中微子，每年应该可以捕获到180个左右太阳产生的中微子，为了得到足够精确的可靠数据，这个实验进行了25年。

然而令科学家吃惊的是实验记录的中微子数只有理论值的三分之一，另外三分之二的中微子不知去向，这就是著名的太阳中微子失踪之谜。

为此科学家甚至尝试修改太阳的理论模型，后来科学家发现中微子存在三种味道即电子中微子、μ中微子和τ中微子，在中微子从太阳到地球飞行的8分钟时间里，它不厌其烦地在三种不同的味道之间反复变化，即中微子振荡。而物理学家之前认识并探测的中微子，只是其中的电子中微子。

在基本粒子标准模型中，中微子的质量被假设为0，然而中微子振荡现象，说明了中微子的质量虽小却不为零，这也意味着中微子的运行速度小于光速。中微子是人类了解最晚也是了解最少的基本粒子，大量谜团的包装让它神秘无比。

迄今为止，它的质量值仍未被检测到，一般粒子与它的反粒子所带电荷正负相反，而中微子不带电，所以它的反粒子是它自己还是有另外一种粒子不得而知。另外，中微子振荡还有两个参数没有测到，而这两个参数可能与宇宙中反物质缺失之谜有关。