91 飘忽的幽灵粒子：中微子振荡

中微子并非只有一种，就目前的研究而言，我们已经发现了三种中微子，分别是电子中微子、μ中微子和τ中微子。当我们说中微子的时候，其实指的是电子中微子。

中微子有一种神奇的性质，也就是随着时间的推移，它的种类会在三种中微子当中来回切换，这种现象叫中微子振荡。

20世纪50年代，由于粒子物理研究的充分发展，科学家们对于太阳的研究已经比较深入了。根据太阳的质量我们可以计算出太阳核反应的具体情况。而在太阳中发生的核聚变反应会有大量的中微子产生，具体每秒应该有多少中微子发出，理论上可以计算出来。但奇怪的是，当我们用实验在地球上测量传播到地球上的中微子时，惊奇地发现居然有很大一部分的中微子消失了，也就是实验的测量结果与理论的计算结果有着重大差距。这就是著名的太阳中微子问题，也称“中微子消失之谜”。

直到1957年，一位叫庞蒂科夫的意大利物理学家提出了中微子振荡的概念。庞蒂科夫认为，太阳中的中微子并非消失了，而是转化成了另外一种中微子，而我们的实验装置是只为探测电子中微子设计的，因此探测到的只有部分电子中微子，其他的中微子则转化成了μ中微子或τ中微子，但它们过一段时间会转化回电子中微子。

中微子振荡的现象直到2001年才被实验充分证实。日本的神冈中微子探测器对此做出了巨大贡献。神冈探测器由一座地下1000米的废弃矿井改造而来，之所以要选择在地下，是因为地面上有很多宇宙射线的干扰，地底深处大部分宇宙射线进不来，而中微子的穿透性却极强。到了地下1000米这个深度，可以保证进来的粒子大部分是中微子。

于2020年12月12日退役的我国大亚湾中微子实验装置有一个非常重要的贡献，就是它发现了一种新的中微子振荡模式。至于中微子为什么会发生振荡，是一个至今都不清楚的问题。