颠覆物理学的中微子：在宇宙中飞行的速度几乎达到了光速

据国外媒体报道，中微子是一类神秘的亚原子粒子，产生于多种核过程中。它们的名字“neutrino”来源于意大利语，字面意义是“微小的电中性粒子”，即它们不携带电荷。在宇宙的四种基本相互作用中，中微子只参与引力相互作用和弱相互作用（会引起次原子粒子的放射性衰变）。中微子几乎没有质量，它们在宇宙中飞行的速度几乎达到了光速。

 

中微子几乎没有质量，它们在宇宙中飞行的速度几乎达到了光速。

在大爆炸之后的极短时间内就产生了无数的中微子。而且，新的中微子也一直在产生：在恒星内部的核反应中产生；在地球上的粒子加速器和原子反应堆中产生；在超新星爆发并塌缩的过程中产生，以及在放射性元素衰变中产生。根据耶鲁大学物理学家卡斯滕·西格（Karsten Heeger）的说法，这意味着宇宙中的中微子数量平均比质子多10亿倍。

尽管中微子无处不在，但它们对于物理学家来说仍然是一个谜，因为这些粒子非常难以捕获。中微子流能轻易地穿过大多数物质，就好像光线穿过透明的玻璃一样，因为它们几乎不与一般物质发生相互作用。据估计，此刻你身体上每平方厘米大约正有1000亿个中微子穿过，但你对此没有任何感觉。

发现隐形的粒子

中微子最初被认为是一个科学谜题的答案。在19世纪后期，研究人员对一种名为β衰变的现象困惑不已。在β衰变中，原子内部的原子核会自发地放射出电子。β衰变似乎违反了两个基础的物理学定律：能量守恒和动量守恒。在β衰变中，粒子的最终形态具有的能量似乎有点太少了，并且质子处于静止状态，而不是向电子的相反方向运动。直到1930年，奥地利物理学家沃尔夫冈·鲍利（Wolfgang Pauli）才提出，β衰变过程中有一种未知的电中性粒子会伴随电子产生，该粒子携带着缺失的能量和动能。

“我做了一件可怕的事情。我假设了一种无法被探测到的粒子，”鲍利对一位朋友如此说道。之所以这么说，是因为这种粒子就像幽灵一样，几乎不能与任何东西相互作用，而且几乎没有质量。

1956年，物理学家克莱德·科温（Clyde Cowan）和弗雷德里克·莱因斯（Frederick Reines）等人在《科学》杂志上发表了他们对中微子的观测结果。他们建造了一个中微子探测器，并将其放置在南卡罗来纳州的萨凡纳河核电站的核反应堆外。他们的实验成功从反应堆中飞出的数百万亿中微子中捕获了一小部分。科温和莱因斯自豪地给鲍利发了一份电报，告诉他这一确认中微子存在的消息。在这一结果发表近40年后，莱因斯才因为发现中微子而获得了1995年的诺贝尔物理学家——当时科温已经去世。

不过，自此之后，中微子就开始一次次让科学家的期望落空。