在宇宙中，存在著一種神奇的粒子，它可以輕易地穿過各種物質，每秒鐘都有接近1萬億個這種粒子穿過身體，我們卻根本無法察覺到。這種粒子鬼魅一樣的存在，也被我們稱之為：幽靈粒子。它其實就是大名鼎鼎的

中微子。

關於中微子的探究歷史，也是貫穿著整個近代科學的發展。而科學家堅信，對於中微子的研究將會讓我們更加了解宇宙的過去和未來。

我們就來聊一聊這個目前科學家極其重視的中微子到底是咋回事。

中微子的提出

這事要從科學家研究β衰變說起。，所謂的β衰變，就是指原子核內中子轉變為質子，同時釋放出一個電子和一箇中微子（當然，當時還沒有發現中微子）的過程。

所以科學家就很納悶，為什麼β衰變過程中，電子只帶走了一部分能量，而不是帶走總能量，也就是說，整個過程能量和動量沒守恆，而電荷守恆了。

這樣的情況確實讓很多科學家很崩潰，就拿愛因斯坦的強勁對手尼爾斯·波爾來說吧，這種“能量不守恆”的情況，差點都讓他要放棄能量守恆定律。這也遭到了泡利的強烈反對。

到了一次國際核物理會議上，泡利就提出：

我們要堅信能量守恆定律，β衰變過程中，應該是有一種小質量的中性粒子將虧損的能量帶走。

後來，費米就把這種粒子命名為：中微子。不過，當時的人其實一直都沒有找到這種粒子存在的證據。

中微子的發展

當然，科學家始終沒有放棄尋找中微子。但是，通過理論計算，科學家發現，中微子的質量很小很小，幾乎接近於0，質量最大也就只有電子質量的百萬分之一；而且它由於顯現的是電中性，所以它又不會參與電磁相互作用；再加上中微子的穿透力極其強，想通過弱力捕捉到它的概率是極其低的，這概率有多低呢？我們來看一個數據：

一箇中微子大概要在宇宙中穿行一光年的距離，才有大概二分之一的概率會和這段路徑上的物質發生反應。

所以，想要捕捉中微子的難度可想而知，1956年，美國科學家萊茵斯和科萬經過多年的努力之後，終於觀測到了中微子的存在。

他們採用的方式是，利用核反應堆中產生的反中微子與質子發生反應，使得最終產生中子和正電子。反應式：

νe + p+ → n0 + e+

正電子會立馬和電子發生湮滅，他們通過檢測兩個過程中產生的γ射線和利用一個的原子核來俘獲中子，以及觀測是否有反中微子參與了反應，來確定中微子的存在。

後來，到了1995年，這兩位科學家也因此獲得了諾貝爾物理學獎。

實際上，在1970年的時候，科學家也實現了首次利用氫氣泡室觀測中微子。

鬼魅的中微子

自從科學家確認了中微子的存在，許多科學家就開始更深入的研究。其中一部分研究就和太陽相關。太陽的核心其實是核聚變反應，但更具體的來說是質子-質子反應鏈，是由四個氫核聚變生產氦-4的過程。

在質子-質子反應中，每產生3個光子，就會有2箇中微子產生。太陽中的中微子一旦產生，由於自身穿透力特別強，所以可以直接徑直髮出太陽，而光子則需要跌跌撞撞，到底太陽表面平均要10多萬年的時間。

而太陽產生的大量中微子中，就有一部分會以接近光速的速度徑直飛到地球上來的。地球面向太陽的區域，平均下來，

每秒鐘，每平方釐米，都會穿過大概650億個太陽產生的中微子。

到了1967年，科學家雷蒙特·戴維斯就深達1500米的地下礦井中做實驗，試圖去捕捉太陽產生的中微子。

可問題是，無論他如何嘗試，都只捕捉到了理論值的三分之一的中微子。當然，不止他遇到了這種事情，其他許多實驗室也都遇到了類似的事情，其中就包括了日本的神岡中微子探測器。

同時，有這麼多探測設備都遇到了同樣的問題，那究竟是怎麼回事呢？

中微子超光速了？

當時的人也很無奈，試圖找尋各種理論進行解釋，但都以失敗而告終。直到一件可以載入史冊的事情發生。這是在1987年2月23號的夜晚。有個編號為SN1987A的星體發生了超新星爆發。

全球各個中微子探測器都發現了高能中微子，而且這些中微子比光速還早了3個小時到達了地球。難道中微子超光速了？

實際上，並非如此，這種情況其實表明了，引力在坍縮之前，擠壓了質子和電子的空間，電子簡併力沒有扛住引力，於是，產生了中微子。然後在引力的作用下，內核強烈地發生了核聚變反應，產生了光子，所以光子是晚於中微子的產生。

而更重要的是這次中微子的數量和理論值是相吻合的。同時這個發現也完善了超新星模型，讓我們獲得了超新星爆炸後會形成中子星的充足證據。

但是，太陽中微子的問題其實還是一直沒有得到解決。到了2001年，加拿大薩德伯裡中微子天文臺通過SNO實驗證實了失蹤的太陽中微子轉換成了其他的中微子。這是由於

中微子其實有3種，分別是電子中微子、μ子中微子、τ子中微子。最早被發現的是電子中微子，而後兩種也分別在1962年和2000年被發現。而科學家發現，有一種叫做中微子振盪的現象，不同種類的中微子可以相互轉化。

而過去之所以直接收到三分之一的太陽中微子，是因為過去的實驗設備是專門用來觀測到電子中微子，所以才會只收到三分之一的太陽中微子。

後來提出中微子振盪的兩位科學家，在2015年獲得了諾貝爾物理學獎。

研究中微子的意義

關於中微子的研究，也催生了中微子天文學的產生，成為了目前非常前沿和熱門的研究領域。就拿天文學家手裡的武功秘籍宇宙微波背景輻射來說，它其實是宇宙大爆炸的餘熱，在宇宙大爆炸之後，38萬年的時候，才開始在宇宙中傳播。也就是說，通過宇宙微波背景輻射，我們可以知道宇宙38萬年之後的歷史，但前38萬年的歷史，我們是沒辦法知道的，這就可以通過觀測“中微子”來實現。

中微子的觀測能夠讓我們更加了解微觀世界的物理現象，同時幫助我們完善天文學中，恆星，黑洞的相關模型，還能幫助我們掌握更多有關宇宙起源和演化的信息不過，中微子目前還存在很多沒搞清楚的問題需要科學家們去解決。

關於“中微子”，我們就聊到這裡。

往期回顧：