1932年泡利預言了中微子的存在，但是直到1956年人類才算發現了中微子的影子。為什么探測中微子如此之難呢？首先中微子太輕太小了，甚至人們原以為中微子是沒有靜質量的，和光子一樣，具有光速，但是它又不發光。這就沒有辦法通過看的方法找到。其次中微子不帶電，不帶電就意味著很難通過電學手段進行探測，比如說通過電磁使其偏轉或者在接收屏上收到電信號，不行。那我們能不能通過碰撞的方式來尋找中微子呢？比如說用電子或者光子來碰撞中微子，然后來探測電子或光子的變化。還是那個問題，中微子太小，所以碰撞的概率就變得特別低。

假如費米預言是對的話，中微子還得與原子核發生相互作用才方便被探測到。原子核的體積大概是原子的幾千億分之一，也就是說一個中微子從一個原子中穿過去，它想打到這個原子核的概率低于千億分之一，也就是說大約需要一千億個中微子穿越某一個特定的原子，才可能和它的原子核發生碰撞，概率就這么低。宇宙射線中每秒鐘大概有上萬億個中微子從我們的身體穿過，但是我們身體里的原子數量卻基本上算是無數個，要想某個原子核里發生碰撞的概率是微乎其微的。因此中微子又被稱作“幽靈粒子”。

所以從泡利和費米預言了中微子之后，人們一直拿這個幽靈粒子沒有辦法，第一個提出可行性的是我國的物理學家王淦昌先生。1930年王淦昌到柏林留學，他的導師是奧地利著名的女物理學家莉澤·邁特納，這位雖然沒有獲得過諾貝爾物理學獎，但是卻三次被提名，最主要的成績就是她是第一個理論解釋了核裂變的人，在原子物理中的地位是很高的。值得一提的是，當年尋找中子的過程中，王淦昌最先建議，應該用云室來檢測。后來到了1932年查德威克正是采納的王淦昌的建議，使用云室代替了蓋革計數器才發現了中子。

1941年，當時王老在浙江大學任教，他提出了一種辦法說可以用來檢測中微子，這個辦法叫做K層電子俘獲。當時人們發現有一種核反應應該可以產生中微子，就是一個核A在發生衰變的時候會變成核B +一個正電子+中微子，其中核B叫做反沖核，它的動量和能量是比較容易測量出來的，但是反應之后生成三種物質，正電子就不好測量，所以就導致測算的中微子的質量和能量就不夠準確，所謂K層電子俘獲就是說，原子核外圍的電子軌道是分層的，其中有一層軌道就叫做K層，那K層電子俘獲就是說核A可以通過俘獲K層上的電子的方式來進行衰變，那反應式就變成了核A+電子生成核B+中微子，這回就只生成兩種粒子了，反沖核的動量只要測量準確，就可以知道中微子的質量和能量了。王淦昌先生還建議，可以嘗試用輕金屬鈹的K層電子俘獲來檢驗中微子的存在。這是第一次提出了探測中微子的理論可行性，不過這個辦法算是間接探測。有沒有比較直接一點的辦法呢？

1956年，有兩個人，萊茵斯和科溫他們首次完成了直接觀察中微子的實驗。具體辦法是這樣的，根據費米的β衰變理論，中微子應該可以和質子發生反應，生成一個中子+一個正電子。但是這個反應的概率極低，生成的正電子會迅速和電子發生湮滅，放出兩個光子，中子也會被迅速俘獲這個過程會放出一個光子。所以我們只需要檢測到這種雙光子事件的存在就可以證明這個反應過程了。由于反應概率低，所以我們就需要找能夠生成大量中微子的地方。

二戰結束以后，美國有很多原子核反應堆，反應堆中的原子核反應就會產生大量的中微子，所以萊茵斯和科溫就在反應堆旁邊做實驗。用液體閃爍體作為探測器，閃爍體在光子的作用下會發出閃光，然后用光電倍增管來檢測這些閃光。經過長時間的探測，終于發現了少量的中微子，實際上他們探測到的是反中微子，就這樣，1956年中微子在實驗中被觀察到了。泡利的預言也得到了證實。不過這二位的諾獎發的就比較遲，一直到了1995年才決定給他倆頒發諾獎，但此時的科溫早已經去世了，就只有78歲的萊茵斯一個人去領獎了。至此關于中微子的理論和實驗就全部得到了證實。不過很快人們就發現，中微子的事情好像并沒有那么簡單。

作者：媽咪說科普創作者

審核：羅會仟中國科學院物理研究所副研究員

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