41 穿行在宇宙中的隐身侠：中微子

世界是由什么构成的呢？我想答案你一定会脱口而出，世界是由分子和原子构成的啊。那原子又是由什么构成呢？你也可能会知道，原子是由质子、中子和电子构成的。但是对宇宙射线的研究和粒子加速器的轰击实验告诉我们，宇宙中还有很多新的粒子。到今天为止，人类发现的构成世界物质的最基本粒子一共有十二种，这其中有夸克、轻子，还有科学队长今天要讲到的中微子。

原子核的在β衰变过程中会产生中微子。

图片来源：Wikimedia Commons, Public Domain

在β衰变过程中，原子释放出的电子只带走了一部分能量，另外一部分能量被一种在静止状态下质量为零、和中子一样呈现电中性、又与光子不同的未知粒子也被释放了出去，这就是中微子。

中微子（用符号n表示）是一种基本粒子。

图片来源：Wikimedia Commons, CC BY 3.0

到目前为止，人们一共发现了三种中微子，分别是电子中微子、μ中微子以及t中微子。

美国物理学家莱茵斯。

图片来源：Fnal.gov, Public Domain

1956年美国物理学家柯万和莱茵斯发现了中微子存在的证据。他们是在观测核反应堆的β衰变过程中发射电子的能量图谱的变化证实中微子的存在的，莱茵斯也因此获得了1995年的诺贝尔物理学奖。

大亚湾中微子探测器。

图片来源：Roy Kaltschmidt – Flickr, Public Domain

因为中微子的质量小到几乎可以忽略，和物质的相互作用又这样微弱，所以观测中微子是一项很困难的任务。探测中微子的仪器必须做得足够大才能捕捉到足以被科学家察觉的中微子。目前世界各国都在建设探测中微子的设施，比较著名的有日本神冈町地下的中微子探测器、意大利的宏观探测器、俄罗斯在贝加尔湖建立的水下探测器和美国在南极地下建立的中微子探测器。

太阳就是一个巨大的中微子发射源。

图片来源：NASA, Public Domain

其实中微子遍布在我们的生活中，太阳内部核反应每天释放出数量难以想象的中微子，地球正处在太阳释放的中微子风暴中，每秒钟我们的身体有1000万亿个太阳释放的中微子通过，但是因为中微子不和任何物质发生作用，物理学家认为100亿个中微子中才能有1个中微子和物质发生作用，所以中微子不像阳光一样可以被我们察觉。

人类观测到的中微子的轨迹。

图片来源：Argonne National Laboratory, Public Domain

研究中微子可以帮助我们了解太阳、乃至于遥远恒星的奥秘。中微子可以穿透一切物质、几乎不能被阻挡，使得它无论行进多远，都携带着释放它的天体的原始信息，人们通过对中微子的研究，就可以获得释放它的天体的资料。2012年，诺贝尔奖获得者卢比亚率领的团队测量了中微子的运动速度，证实了中微子的速度无限接近于光速。

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