中微子可能是最有魅力的基本粒子了，從它被提出來為止，就不斷的刷新人類的認知。甚至至今還有諸多關于中微子的謎團沒有解開。今天我們來說其中一個。

每時每刻都有大量的中微子從我們的身體穿過，這些中微子最大的來源是哪里呢？就是太陽。太陽是一個巨大的核聚變反應爐，通俗的說太陽就是一個一直在爆炸的氫彈。太陽上發生的聚變反應每秒鐘要消耗6.2億噸的氫，在這個過程中就會產生大量的中微子。我們可以根據太陽的理論模型粗略計算出它大概產生中微子的數量，而奇怪的是，我們實際通過實驗探測到的中微子數量僅僅是理論值的三分之一，這件事在當時被稱作“太陽中微子失蹤之謎”。

具體人們是這樣發現的，70年代的時候人們發現雖然中微子幾乎不和任何物質發生反應，但是還是有東西能和中微子反應的，就是氯37，中微子可以和氯-37發生反應生成氬-37和電子，而氬又是惰性氣體。這件事兒給了當時一個人靈感，這位叫做戴維斯，美國物理學家。戴維斯決定用四氯乙烯作為探測介質，四氯乙烯是清洗劑的主要成分，一般干洗店會用這個，有刺激性甜味易揮發，濃度高了能中毒，致癌。當時戴維斯大批量采購四氯乙烯的時候人家還以為他要開洗衣店呢。實驗室在美國霍姆斯特克金礦，在地下1500米深的礦井中建了一個實驗室，配比了600多噸四氯乙烯溶液，只要有氯變成氬了，也就有氣體生成了，就會有一個小氣泡冒出來，從而就可以證明有中微子和氯元素發生了碰撞，但還是那個原因，中微子碰撞的概率太低了。所以戴維斯在地下礦坑中一待就是30多年，這30多年也僅僅探測到了大約2000個中微子。但正是這2000個中微子的數據人們發現了“太陽中微子失蹤之謎”，實在是不容易。

還有一位來自日本的物理學家叫做小柴昌俊，他是在日本的一個1000米深的礦坑里做的實驗，使用了5萬噸純水和1萬多個光電倍增管，當中微子和純水里的原子核發生碰撞的時候，就會發出淡藍色的光輝，這個現象叫做切連科夫輻射。然后用探測器來檢測這個微弱的藍光，只要檢測到了，就說明有中微子發生了碰撞。這個概率依舊很低，但小柴昌俊比戴維斯要幸運很多，他的實驗是在1986年底正式開始的，到了1987年初1987年2月24日，發生了一件事，大麥哲倫云中的一顆超新星爆發了，這是自1604年開普勒超新星以來觀測到的最亮的一次超新星爆發，帶來的電磁輻射甚至能夠照亮整個星系，一般都會持續幾周或者幾個月。1987年的這顆超新星被很多天文學家觀測到了，這就是小柴昌俊的幸運，那天他突然發現自己的神岡實驗室里探測到了大批量中微子，說是大批量其實就13個，但是比平時偶爾的一兩個多了好多倍！感覺就不對，果不其然，過了三個小時有人來電話說是大麥哲倫云的一顆超新星爆發了。這種感覺絕對是無比奇妙的，這顆超新星距離我們16.8萬光年，也就是說小柴昌俊探測到了至少來自16.8萬年以前產生的中微子！

2002年的諾貝爾物理學獎決定把本年的諾獎頒發給戴維斯和小柴昌俊，02年戴維斯已經88歲了，而小柴昌俊也已經76歲了。根據這二位實驗數據，都證實了“太陽中微子失蹤之謎”，也就是來自太陽的中微子莫名其妙的少了三分之二，他們去哪了呢？這個問題的答案直到近幾年才給出，人們發現中微子不只一種，有三種，分別是電子中微子、繆子中微子以及陶子中微子。戴維斯和小柴在實驗中所探測到的只是電子中微子，自然就少了三分之二。而且這三種中微子還可以隨著時間相互轉化，這個過程叫做中微子振蕩。如果中微子能夠發生振蕩那它就必須得有靜質量，所以近年來很多物理學家都在研究這個課題。最先通過實驗證明了中微子振蕩的人就是小柴昌俊的學生梶田隆章，實驗地點就是當年小柴昌俊所使用的神岡實驗室。另外一位物理學家是加拿大的阿瑟·麥克唐納，他和梶田隆章二人因為在實驗中發現了中微子振蕩，因此證明了中微子具有質量，共同獲得了2015年的諾貝爾物理學獎。目前最先進的中微子觀測站位于南極的冰層之下， 叫做冰立方IceCube，于2010年12月8日建造完成，2018年7月12日，冰立方中微子天文臺宣布第一次成功確認高能宇宙中微子的來源，人類探測到了一個來自37億光年之外發射過來的中微子。這也是人類歷史上第一次使用中微子探測器來定位太空中的物體。

然而關于中微子還有眾多謎團沒有解開，比如說有沒有第四種中微子？中微子的反粒子是其本身嗎？也就是中微子是馬約拉納粒子嗎？中微子是暗物質嗎？等等。這些謎團就需要我們慢慢等待答案了。

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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