粒子幼兒園

上世紀50年代，當時的物理學家真的是十分無奈。由於一些大型設備的建立，科學家用最野蠻的方式“撞”，一下子撞出了一個天地，在當時叫做粒子幼兒園。

這是因為他們發現了100多種粒子，但是卻無處將它們安放。後來，逐漸發展出了粒子物理學標準模型。在這過程中，我們國家的物理學家楊振寧、李政道、丁肇中、吳健雄等人做出了巨大的貢獻。

如果你要問在眾多粒子當中，誰是最難被發現的？

物理學家一般會說是希格斯玻色子，這個粒子直到2012年才被找到，也被稱為上帝粒子。它賦予了粒子質量。

如果你要問在眾多粒子當中，誰是最讓物理學感到困惑的？

那物理學家一般會說是中微子，物理學家至今也沒有完全搞清楚它的情況，甚至連它的質量都測不準，堪稱最鬼魅的粒子。因此，它有一個外號叫做：

那為什麼我們說中微子是最鬼魅的粒子呢？

其實這和它自身的性質有關。今天我們就來聊一聊這個話題。

中微子的特點

如果要非要總結一下中微子的特點，那大概是這麼三點：穿透力強，質量小，善變。我們先來說穿透力強和質量小。

在說這個問題之前，我們先來說一說宇宙中的四大作用。我們都知道，高中物理學課上，物理學老師對於“力”的定義是：力是改變物體運動狀態的原因。

但是到了上世紀，科學家發現，這個定義有點不夠用了。就拿弱力來說，它其實不僅能夠改變物體的運動狀態，它甚至可以直接改變粒子的種類，比如，β衰變，一箇中子在弱力的作用下，變成了一個質子、一個電子和一箇中微子。

因此，科學家改用了“作用”一詞來體會“力”。而科學家發現，在自然界中存在著四種基本作用，分別是強相互作用，弱相互作用，電磁相互作用和引力相互作用。

其中強相互作用和弱相互作用是在原子核層面的基本作用，前者是把夸克束縛在質子等粒子當中的作用，強度是四種基本作用中最強的，弱相互作用和衰變有關。在我們的日常生活中所接觸到的作用其實就只有電磁相互作用和引力相互作用。其中引力相互作用指的是物體之間的引力。剩餘的作用其實電磁相互作用。你現在拿著手機是電磁相互作用導致的，手機發出的光進入到你的眼睛裡，和眼睛的細胞發生的也是電磁相互作用，最終整個系統也是利用電磁相互作用把信息傳遞到大腦，你才看到的。也就是說，如果有一些物質是不參與到電磁相互作用的，那你根本看不到它，它還可以直接穿過你。

中微子恰恰就是如此，它不參與到電磁相互作用，只有極低的概率會參與到弱相互作用當中，因此它的穿透力極強。在宇宙中穿越1光年的，只有50%的概率會和這個路徑上的物質發生弱相互作用，可以說概率是極低的。而太陽每產生3個光子，就會產生2箇中微子，這當中有一部分中微子傳播到地球這裡，都是直接穿過地球，而我們絲毫沒有感覺。

除了穿透力極強，中微子的另一個特點就是質量很小。在我們知道中微子存在之前，質量最小的基本粒子是電子，按照理論估算，中微子的質量上限也僅僅只有電子的百萬分之一而已。即使是到了現在，測量中微子質量這個問題依然困擾著科學家們，科學家依然沒辦法準確測出中微子的質量，因為實在太小了。因此，你幾乎可以認為它是不參與到引力相互作用的。

中微子最鬼魅的地方就在於它很善變。最早科學家探測中微子都很崩潰，這是因為觀測到的數量總是隻有理論的1/3，很多科學家甚至開始懷疑理論錯了。後來，1987年，科學家們觀測到了一起超新星爆炸，最終得以確認一個事實，那就是理論沒有錯，事實上是存在著三種中微子。

而我們的觀測手段只是觀測到了其中一種，這三種中微子在傳播的過程中會互相轉化。這也正是中微子的鬼魅之處。

科學家為了找全中微子，花了巨大的人力、物力和時間，一直到2000年左右，科學家才找全了中微子。比如：如今日本還有一個神岡中微子探測器，在地下存放了5萬噸的純水用來捕捉中微子。

但即使到了現在，我們還是沒有科學家依然沒有完全搞清楚中微子的機制。

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關鍵字: 粒子 物理 弱力