無論是水、石頭等非生物，或者植物、人等生物，還是行星、恆星等天體，這些物體都是由標準模型中的的幾種基本粒子組成——夸克、輕子和玻色子。夸克和輕子結合在一起形成質子和中子，由此又構成了原子、分子，乃至宏觀物體，這些都能被粒子物理標準模型準確描述。

不過，中微子是個例外。這種粒子的行為十分怪異和獨特，它們不同於其他任何粒子，它們是唯一不能單獨用標準模型來解釋的的標準模型粒子。

粒子的性質

對於一種粒子，它們會有一些本質上明確的性質，包括：質量、電荷、自旋（內稟角動量）、弱超荷、色荷、重子數、輕子數以及輕子族數。

電子自旋

以電子為例，這是一種帶電的輕子，其質量和電荷的值是非常精確的，這些值對於宇宙中的每一個電子都是一樣的。電子的其他值可能是零，例如，色荷和重子數。而其他非零值能夠告訴我們有關電子的一些額外信息，例如，電子的自旋可以是+1/2或-1/2，這能表明自由度。

正因為如此，如果把一個電子和一個質子結合起來，電子的自旋和質子的自旋有50%的幾率是正向排列，有50%的幾率是反向排列。一個電子的自旋，相對於所選擇的任何軸（x, y, z，電子的運動方向）是完全隨機的。

三味中微子

正如電子一樣，中微子也是輕子。雖然中微子不帶電荷，但它們也都有自己的量子數。就像電子有反物質（正電子）一樣，中微子也有反物質——反中微子。中微子有三味，分別是電子中微子、μ中微子和τ中微子，並且還有對應三種反中微子。儘管泡利早在1930年就已經首次提出了中微子理論，但直到20多年後，物理學家才首次發現了中微子，而且那次發現其實還涉及到核反應堆產生的反中微子。

與眾不同的中微子

根據中微子相互作用所產生粒子的性質，物理學家可以重建所觀測到的中微子和反中微子的各種性質。其中一個性質與眾不同，它與標準模型中的其他所有費米子都不一致：自旋。

對於標準模型中的夸克和輕子，它們的自旋都有50%的幾率為+1/2或-1/2，但中微子卻是例外。無論是中微子，還是反中微子，它們的自旋都是受限制的。

粒子物理標準模型

假設產生一對粒子/反粒子對，無論是電子/反電子對，還是兩個光子（諸如光子這樣的玻色子，它們是自己的反粒子），它們的自旋可以是+1/2或-1/2，不會受到限制。然而，中微子/反中微子對卻會變得很奇怪。

物理學家所探測到的中微子和反中微子都具有極高的能量，這意味著它們的運動速度非常接近光速，使得無法在實驗上測出它們與光速的區別。另外，所有的中微子都是“左撇子”，自旋為+1/2；所有反中微子都是“右撇子”，自旋為-1/2。物理學家沒有觀測到右旋中微子，也沒有觀測到左旋反中微子。

中微子的質量

在上個世紀很長一段時間裡，中微子都被認為是一種不尋常的東西，因為物理學家認為它們完全沒有質量。粒子加速器、太陽以及宇宙射線與地球大氣層碰撞都會產生中微子，這一系列實驗和觀測揭示了難以捉摸的中微子的一個奇特性質。

實驗表明，中微子或反中微子有一定概率會振盪成另一味中微子，這就是中微子振盪。這種現象發生的可能性取決於許多目前還不清楚的因素，但有一點是肯定的，只有當中微子具有質量時，這種行為才有可能發生。雖然中微子可能非常輕，但質量一定是非零的。

但遺憾的是，物理學家目前還不清楚中微子的確切質量是多少。從中微子振盪的數據中可以確定，三味中微子中至少有一味的質量不小於0.06電子伏特。另一方面，從宇宙微波背景和重子聲學振盪的數據來看，三種中微子的質量小於0.17電子伏特。

中微子的最大謎團

但這會引發一個更大的問題：如果中微子和反中微子都有質量，那麼，只要減慢和加快中微子的速度（如果沒有質量只能以光速運動），就應該有可能把一個左旋中微子變成一個右旋粒子。

既然所有的中微子都是左旋的，而所有的反中微子都是右旋的，這是否意味著我們可以通過改變視角把一個左旋中微子變成一個右旋的反中微子呢？或者這意味著右旋中微子和左旋反中微子是存在的，但遠超我們目前的探測能力？

總結

解開這些問題可以打開一扇新的物理學大門，這或許還有助於揭開另一大宇宙謎團——為什麼宇宙是由物質而不是反物質構成。根據宇宙大爆炸理論，在宇宙誕生1秒時，產生了大量的中微子和反中微子。這些粒子至今還在宇宙中穿行，宇宙中微子背景輻射也許是研究中微子的關鍵所在。但在目前，中微子仍然是粒子物理標準模型中的最大謎團。