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中微子的质量探索（第1页）

中微子的质量探索

奥地利物理学家鲍利认为，放射性物质在放射线中不仅有电子，同时还有一种我们尚未认识的粒子。就是这个神秘粒子带走了那些丢失的能量。物理学家费米对鲍利的观点十分称赞，他还给这个未露面的粒子取名为“中微子”，即中性的微小粒子。

*谁捕捉到了中微子？

在研究放射物质时，科学家们注意到一个现象，原子核放出一个电子（或正电子）的时候，会带走一些能量。经物理学家仔细计算，损失的能量比电子带走的能量大，有部分能量丢失了。但不知道怎么会丢失的。

这一现象，与物理学中的能量守恒定律相违背。难道能量守恒定律靠不住了?

奥地利物理学家鲍利经过研究之后，解释说，放射性物质在放射线中，不仅有电子，同时还有一种我们尚未认识的粒子。就是这个神秘粒子带走了那些丢失的能量。物理学家费米对鲍利的观点十分称赞，他还给这个未露面的粒子取名为“中微子”，即中性的微小粒子。但许多物理学家不相信中微子的存在。为了证明中微子的存在，必须捕捉到中微子。

于是，主张中微子存在的科学家设计了一套严密的捕捉方法。因为中微子是中性的，不带电，不参与电磁作用，它又速度极快，接近光速、穿透力极强，来无踪去无影，这就大大增加了捕捉中微子的困难。从鲍利提出中微子的存在到真正捕捉到，这中间经过25年时间，可想而知其中的艰难程度。

首先提出《探索中微子的建议》的科学家是中国人。他就是王淦昌院士。他在1942年设想了一个探测中微子的方法。他的这一建议后来为一位美国科学家所接受。通过实验证实了丢失的能量的确是被中微子带走了。经过十多年的不懈努力，1956年美国物理学家柯文和莱因斯向世界宣布他们捕捉到了中微子。

这两位科学家做了一个很大的探测器，把它埋在一个核反应堆的地下，而且埋得相当深。经过一个相当时间，他们终于测到了从核反应堆中放出来的中微子。这是物理学家首次通过实验证实了中微子的存在，是很了不起的重大发现。不久，物理学家又捕捉到从宇宙空间射来的中微子。

*中微子有质量吗？

中微子是发现了，但是仍然留下许多难以解释的谜。例如，让科学家们感到奇怪的是中微子数量不够，总是比预期的数量要少，而且这个“漏网”的数量还很大。为什么物理学家不能全部捕捉到中微子呢？另一个不可思议的问题，是中微子的质量问题。质量，是粒子的重要性质。在所发现的粒子中，物理学家都可以测出它们的质量，也不存在什么困难。惟有中微子的质量怎么也定不下来。

美籍华裔科学家，诺贝尔物理学奖获得者杨振宁和李政道经过理论分析，认为中微子的质量是零，即没有质量，所以，在真空中才以光速运动。但是，其他一些物理学家持怀疑态度。他们不相信中微子的质量是零，认为下的结论尚早，需科学实验加以验证。

到底中微子有没有质量呢？前苏联和美国的物理学家进行了卓有成效的测定，他们测出了中微子的质量。但没有多久，别的科学家重复他们的实验时，测出来的质量数据又不一样，很像是零。因此，这一结论又陷入困境之中。

而最近的物理研究又表明，中微子具有微小的质量。1998年，日本的超级神岗实验以确凿的证据发现中微子存在振**现象，即一种中微子在飞行中可以变成另一种中微子，使几十年来令人困惑不解的太阳中微子失踪之谜和大气中微子反常现象得到了合理的解释。中微子发生振**的前提条件就是质量不为零和中微子之间存在混合。2001年，加拿大的SNO实验通过巧妙的设计，证实丢失的太阳中微子变成了其他种类的中微子，而三种中微子的总数并没有减少。

相关链接——中微子震**

研究发现，宇宙中的中微子共有3种，是组成物质世界的12种最基本粒子中性质最为特殊、被了解得最少的。中微子不带电荷，几乎不与物质发生相互作用。长期以来，人们都认为中微子是没有质量的，而且跟DNA只有右旋一样，只存在左旋中微子，从而导致微观世界的左右不对称。而现在是发现已经证实，中微子是具有微小的质量。

1998年，日本的超级神岗实验以确凿的证据发现中微子存在振**现象，即，一种中微子在飞行中可变成另一种中微子，使几十年来令人困惑不解的太阳中微子失踪之谜和大气中微子反常现象得到了合理的解释。中微子发生振**的前提条件就是质量不为零和中微子之间存在混合。2001年，加拿大的SNO实验通过巧妙的设计，证实丢失的太阳中微子变成了其他种类的中微子，而3种中微子的总数并没有减少。同样的结果在KamLAND（反应堆）、K2K（加速器）这类人造中微子源的实验中也被证实。

中微子振**的原因，主要是因为3种中微子的质量本征态与弱作用本征态之间存在混合。中微子的产生和探测都是通过弱相互作用，而传播则由质量本征态决定的。但由于存在混合，产生时的弱作用本征态不是质量本征态，而是3种质量本征态的叠加。这3种质量本征态按不同的物质波频率传播，因此在不同的距离上观察中微子，会呈现出不同的弱作用本征态成分。当用弱作用去探测中微子时，就会看到不同的中微子。