90 幽灵粒子：中微子

你可能不知道，你现在看着书本，每秒就有上千亿个粒子穿透你的眼睛。并不是光子，光子没那么多。这种每秒钟都在以千亿、万亿数量穿过你的身体，但你根本感受不到的粒子是中微子。中微子的质量几乎等于零，并且它无处不在、不带电，不像光子那样会发生电磁相互作用。

这就奇怪了，这么小的东西还不带电，那不等于不存在吗？我们又是怎么发现它的呢？中子不稳定，会经历β衰变，变成质子并放出一个电子。但20世纪30年代，人们发现β衰变后，居然有一部分能量丢失了，也就是反应后产生的所有粒子的能量比反应前的能量少。

关于这个问题，著名的奥地利物理学家泡利认为，必定是有一个新粒子产生并带走了能量，只不过这种新粒子太小，而且不带电，以至于我们在实验室里无法发现它们，这就是中微子。并且最早的时候，泡利还给这种粒子起名叫中子（Neutron），因为那个时候中子还没被发现，但这只是个理论。玻尔反对这个理论，据说玻尔当时已经准备放弃能量守恒定律了，本来能量守恒也只是一条原理，并不能证明能量守恒一定是正确的。而后来中子被英国物理学家查德威克发现了，泡利提出的这个粒子没有抢到“中子”这个名字，再之后是“核物理之父”费米，给泡利提出的这个非常小的中性粒子，起名叫中微子（Neutrino），意大利语或者拉丁语加个后缀ino，就表示很小的意思，所以中文翻译叫中微子。

但是中微子实在是太小了，实验上不好证明。在1950年的时候，美国物理学家柯万（Cowan）和莱茵斯（Reines）设计了一个实验，他们认为如果中微子真的存在的话，就应该可以用中微子来和质子反应，达成一个β衰变的逆反应。这个实验是先准备一个核反应堆，因为核反应裂变的过程就是大量的β衰变发生的过程，有大量的β衰变就应该有大量中微子产生，再把这些中微子跟大量质子发生反应，应该能产生β衰变的逆反应。获取大量质子只需要准备一缸纯净水就可以了，水分子里面有大量质子。这个逆反应如果能发生，就说明真的存在中微子，若非如此，一缸水放在那里什么反应都不会有。最终柯万和莱茵斯的实验证明，核反应堆里出来的东西确实可以让一缸水发生β衰变的逆反应，放出伽马射线，由此便证明了中微子的存在。

太阳中的核反应也有大量中微子产生，这些中微子的质量特别小，接近于零，不带电，以接近光速的速度运动，它们的穿透性极强，基本上什么东西都拦不住它们。直到目前，中微子的性质我们都未完全理解。