中微子： 渺小的“巨人”

    中微子是很小的粒子，它是一个不喜欢跟别人“交流”的东西，但中微子跟人们每一天的生活都有很密切的关系，像一位渺小的“巨人”。

    试想一下，如果有一天，宇宙没有了中微子，世界会变成什么样？从物理学家的研究中看，如果没有中微子的话，太阳将不会发光，也不会发热，人类每一天的生活都会在黑暗的世界。

    为什么科学家要研究中微子呢？因为科学家发现，中微子存在于宇宙的每一个角落！太阳的中心每一天都有很多中微子跑出来；在地球上利用核电的时候，反中微子会跑出来。

    宇宙里一共有三类中微子，第一个是电子中微子，第二个是μ中微子，第三类是τ中微子。

    从20世纪50年代到近期，科学家都相信中微子是没有质量的，这是粒子物理一个很重要的基础。中微子是很“害羞”的粒子，不喜欢跟别的东西有作用。所以要研究中微子物理的时候，科学家需要产生大量的中微子，还有很大的探测器，才可以看到中微子的作用。

    大概20世纪60年代到20世纪90年代，Davis教授的团队在美国Homestake矿洞研究太阳中微子，他们发现太阳中微子的数量跟科学家的计算差了很多，见到的只有预测的1/3，其他的2/3的太阳中微子去哪了？

    另外有一个很奇怪的实验结果，是20世纪90年代，在日本超级神冈探测器得到的，科学家用五万吨的纯水来研究从大气里跑出来的中微子。结果他们发现大气中微子从南极产生出来，经过地球，然后到探测器的时候，大约一半的中微子不见了。

    科学家怎么样去理解太阳中微子和大气中微子不见了的问题呢？一种可能就是中微子振荡。

    开始的时候，一类中微子像白色的“幽灵”产生出来，科学家让这些中微子往前跑；过了一段距离的时候，其中一个变成了另外一类。经过这种演变，就可以理解为何有一些中微子在跑的时候就不见了。

    但怎样证明中微子振荡是正确的？在加拿大的SNO实验，科学家用一千吨的重水做实验，通过不同的中微子作用，观察到电子中微子和其他两类的中微子。科学家就知道中微子是可以改变他们本性的，并且也存在中微子振荡。

    通过中微子振荡，科学家知道中微子是有重量的，所以以前说中微子没有质量是不对的！因为中微子是有质量的，基本上宇宙的中微子总质量和跟发光的星体差不多，中微子的存在，对宇宙的发展有很大关系。所以，现在有新的物理在等待科学家去发展。

    除了太阳中微子和大气中微子振荡以外，还有没有第三类？我们的科研团队在大亚湾核电站做一个新实验，现在已经做到全世界最精准的第三类中微子振荡的结果。

    （作者：陆锦标，系未来科学大奖“物质科学奖”获得者）