最鬼魅的粒子，还会变身，科学家因为它都想放弃能量守恒定律！

鬼魂粒子

在宇宙中存在着一种极为“特别的根基粒子”，这种粒子曾经一度让量子力学哥本哈根学派的魁首尼尔斯·波尔，想要抛却能量守恒定律，还让科学家苦苦找寻了几十年，现在依旧如同迷一样的存在。更出格的是，每秒钟大约有十万亿个这种粒子穿过我们的身体，但我们对此全无所闻，恰是因为这种出没无常的特征，它有个闻名的绰号：鬼魂粒子，它就是中微子。

自从上个宿世纪50年月起，科学家就试图去构建一个粒子物理学尺度模子，但愿可以或许将各类粒子、彼此感化同一到一路，这也是今朝最接近大一统理论的物理学理论。

在这套理论的最后一块拼图是希格斯玻色子，这是科学家在1964年预言的一种粒子，但直到2012年，欧洲核子研究中间才对外颁布发表，已经确认寻找到了希格斯玻色子。

可是，寻找中微子之路加倍坎坷，在19宿世纪末20宿世纪初，科学家发现了和中微子有关的奇异现象，到了2000年，科学家才差不多把中微子找全，整个过程历经了100余年。对于中微子的深切研究，也直接让科学家知道了很多宇宙的奥秘，开启了中微子天文学。那具体是咋回事呢？

今天，我们就来聊一聊这段盘曲的“寻找中微子之路”。

预言“中微子”的存在

这要从20宿世纪初说起，那时有个闻名的物理学家叫做卢瑟福，他做了一个闻名的α粒子散射尝试，具体来说就是用α粒子轰击金箔。经由过程这个尝试，他给出了一个全新的原子布局。

后来，他用近似的法子，轰击氮原子核，继而发现了质子。在此次尝试中，卢瑟福预言中子的存在。

随后，卢瑟福的门徒查德威克又用同样的法子轰击铍，发现了中子。

自从查德威克发现了中子，海森堡提出了不确定性道理之后，科学家对于原子的布局有了一个比力清楚的熟悉。几乎在统一时候，很多科学家在研究放射性物质。最为我们熟知的就是居里夫人。

此中，放射性物质中存在这一种β衰变，在这个过程中，一个中子转化为了一个电子，带走了一部门的能量。现实上，我们此刻知道，这个过程其实还发生了中微子，只不外那时的仪器并没有检测出来。于是，经由过程理论计较就会发现，有一部门能量不知道去哪了？这个过程最诡异的就是电荷是守恒的，但能量和动量都不守恒。

后来，就有了上文我们提到的，量子力学哥本哈根学派的波尔很解体的一幕，他起头质疑能量守恒定律不是真的合用于微不雅宿世界。到了1931年，泡利在国际核物理会议就提出，能量守恒定律在微不雅宿世界中依然应该合用。

只不外存在着一种中性的粒子，把能量都给带走了，因为它质量太小，我们的仪器无法探测到它。泡利这样的假设就可以让电荷守恒不受到影响，同时知足能量守恒定律和动量守恒定律。后来，杨振宁和李政道的教员恩里科·费米，就把泡利所说的这种中间粒子定名为“中微子”。

发现“中微子”

于是，科学家们起头思虑若何找寻中微子，按照科学家那时的理论预言，中微子有两个特点。

中微子的质量应该几乎为0，甚至有一些科学家认为它的质量就是0，质量的上限是电子质量的百万分之一。事实上，现在我们也知道，中微子的质量确实很小很小，我们此刻的手艺都没有法子把它的质量测准。中微子应该和暗物质粒子有点近似，不介入强彼此感化和电磁彼此感化，只有极其小的概率会发生弱彼此感化。是以，中微子的穿透力很强。具体有多强呢？我们的人体每秒钟城市穿过大量的中微子，但我们全无所闻。按照理论预言，中微子在宇宙中传布1光年的距离，只有50%的概率和这段距离上的物质发生感化。为了寻找中微子，科学家莱因斯和科万设计了一个尝试。按照理论，他们知道核反映堆中的质子会和反中微子，最后发生正电子和中子。

反映发生的正电子遭遇电子就会灭。

这两个过程城市发生γ射线，第一个反映还会留下一个中子。是以，他们就想，若是可以检测到这两个过程中的γ射线，而且可以或许捕捉到中子，就可以确定反中微子的存在。

成果，他们还真的操纵这种确认了中微子的存在，莱茵斯也是以在1995年获得了诺贝尔物理学奖。

中微子振荡

固然科学家确认了中微子的存在，可是中微子自始至终都像一个谜一样。为什么这么说呢？

科学家在地下矿井中成立了很多的尝试室用来捕捉太阳中微子，好比：日本神冈中微子探测器。

科学家雷蒙特·戴维斯在1500米深的地下矿井中捕获太阳中微子。但无论科学家若何调整设备，都只检测到的中微子数目只有理论预言的1/3。

您可能要问了，为什么他们如斯确定太阳会释放几多中微子？

现实上，科学家对于太阳内核的核反映机制已经很是的领会，他们发现，太阳每发生3个光子，就会陪伴着发生2个中微子。

而太阳每秒钟会损掉420万吨的质量，这些质量会以能量的形式传布出来。经由过程理论计较，我们就可以知道，穿过地球的中微子有几多，仪器可以捕捉几多。

所以，没有找到的残剩的2/3的中微子到底哪里去了？

这个问题一向困扰着科学界，良多科学家提出了各类假说和理论，但看起来都不是很靠谱。到了1987年2月23号，此日晚上足以载入史册。日本神冈中微子探测器检测到了12个高能中微子散射电子的事例，按照记实来看，大要有1亿亿个中微子穿过了中微子探测器。不仅如斯，宿世界各地的中微子探测器也检测到了近似的环境。后来，科学家操纵智利拉斯坎帕纳斯天文台千里镜来不雅测大麦哲伦云，发现这里发生了一路超新星大爆炸。

您可能要问，不就是一次超新星爆炸，有什么好奇异的？

此次反常的是，不雅测到的中微子的数目和理论预期是相吻合的。所以，科学家就猜测，中微子应该不只有1种，而是应该有3种，并且这3种之间可以彼此转化，科学家把这种环境叫做中微子振荡。我们之前不雅测到的只是此中一种，所以才只看到了理论预期的1/3。

但这些仅仅是猜测，只有真的把它们都找到才行。这三种中微子一向到了2000年，才被全数找到了，别离是电子中微子，μ子中微子和τ子中微子。

β衰变傍边，陪伴着β射线（电子流）所发生的是电子中微子。是以，陪伴着μ子降生的中微子就叫做μ中微子，陪伴着τ子降生的中微子就叫做τ中微子。

到了2001，萨德伯里中微子天文台SNO证实了掉踪的太阳中微子转化当作了其他种类的中微子，当作为了证实中微子振荡的最后一块拼图。

而与中微子振荡研究相关的两个尝试室的负责人，日本神冈中微子探测器的梶田隆章以及萨德伯里中微子天文台的阿瑟·B·麦克唐纳，在2015年因为发现中微子振荡而获得了诺贝尔物理学奖。

中微子有什么用？

中微子以及中微子振荡的发现，也使得粒子物理学尺度模子，仅剩下希格斯玻色子这一块拼图。可是补齐中微子这块，整整花费了科学家一个宿世纪的时候。至今，我们还没有法子测准中微子的质量，它仍然是谜一样的存在，是以，即使到了此刻，中微子的研究依然是最前沿的。活着界上有很多超大规模的中微子探测尝试，此中包罗中国、美国、日本等国的探测器，科学家甚至在南极成立了“冰立方”中微子尝试。这些都是为了可以或许尽可能地领会中微子。