Question

中微子是什么？

Answer 1

中微子实际上是构成物质的基本粒子，而且它的穿透力极其强，质量很小，所以人类对于他的了解还不够多。

规范场

物理学研究物质和物质相互作用的一门学问。在古希腊时代，人类其实就已经在思考自然万物，他们当时主要从两个角度出发，第一个角度就是思考构成物质的基本单位是什么？第二个角度则是探测万物的本质规律。实际上，如今的物理学也是从这两个角度来思考万物。

在第一个角度中，先是泰勒斯提出万物的本原是水，后来又有很多人提出不同的想法，其中最有名的当属德谟克利特提出的原子论，他认为万物的本原是原子和虚空。多说一句，德谟克利特是从哲学层面来思考，他提出的“原子”和我们如今的原子是不一样的。

而在第二个角度当中，古代的科学并没有走得太远。关于两个问题的突破一直到了近代。科学家发现了很多粒子，其中一部分被称为基本粒子，比如：夸克，电子，它们不能再被切分。除此之外，它们还发现，物质之间存在着四种相互作用，分别是强相互作用，弱相互作用，电磁相互作用和引力相互作用。

这些作用是通过一种叫做“场”的物质来实现的，其中强相互作用和弱相互作用力是在原子核层面的相互作用，日常生活中除了引力之外，我们所接触到的作用都是电磁相互作用，这套理论如今我们也叫作 规范场论 。

而在众多的基本粒子当中，就存在着一种很鬼魅的基本粒子，它就是 中微子 。科学家波尔因为它甚至差点放弃了能量守恒定律。那到底是咋回事呢？

中微子

中微子之所以鬼魅，最核心的原因有两点：

我们先说为什么中微子的穿透力很强。正如上文说到的，在自然界中存在着四种相互作用，这四种相互作用当中，强相互作用是最强的，其次是电磁相互作用，再然后是弱相互作用，最后是引力相互作用。

我们平时觉得引力很大，主要是因为地球大。试想一下，如果你拿一块磁铁，其实就可以把曲别针给吸起来，也就是说，一个磁铁的提供的电磁相互作用就比地球提供的引力要大。所以，实际上引力很小很小。

有趣的是，中微子不参与到强相互作用当中，它因为不带电，它也不参与到电磁相互作用当中。它的质量极其小，小到如今我们还测不准它的质量。本来电子的质量就足够小了，而中微子很可能只有电子百万分之一的质量。所以它也几乎不参与引力相互作用。它只有极其低的概率会参与到弱相互作用。要知道，弱相互作用本身就极其微弱。这就使得它的穿透力极其强，科学家发现，中微子在宇宙当中传播1光年，只有50%的概率会和这个路径上的物质发生反应。太阳在燃烧过程中，每次产生3个光子，就会伴随着2个中微子产生。

因此，每时每刻都有许多来自于太阳的中微子来到地球，它们往往都是直接穿过地球，地球在它们目前就好像是小透明一样。我们的身体，每秒钟就有亿万个中微子穿过，而我们却一无所知。

除了穿透力极强，中微子还很“善变”，这也给科学家造成了很大的困扰。科学家发现，仪器探测到的中微子总是理论值的1/3，他们甚至怀疑是不是理论出现了错误。后来，科学家就发现，之所以会这样是因为中微子实际上存在3种，而且中微子在传播过程当中，还会发生相转化。说白了，就是3种中微子之间来回变化，所以我们永远只能测到理论值的1/3。这三种中微子分别叫做电子中微子、μ子中微子，τ子中微子。

由于中微子不参与电磁相互作用，而光子是参与到电磁相互作用的，宇宙早期是混沌一片的，光子由于受到电磁相互作用的束缚，所以没有在宇宙中开始传播，因此通过研究中微子，科学家可以了解到宇宙早期的演化，为此还出现了中微子天文学的细分学科。

为了探测它，科学家只能在地下1000-3000米处设立探测器，许多的大国在这方面都有投入，比如：南极冰面下2.44公里处就有冰立方中微子望远镜。

再比如：在日本，有在地下1000多米处的超级神冈探测器，为了探测中微子，这里储存着5万吨高度纯净的水。

对于中微子的探测，已经产生了多位诺贝尔奖获得者，相信未来对中微子的研究，势必会带来物理学和天文学的革命。

中微子又译作微中子，是轻子的一种，是组成自然界的最基本的粒子之一，常用符号ν表示。 中微子个头小、不带电，可自由穿过地球，自旋为1/2，质量非常轻（有的小于电子的百万分之一），以接近光速运动，与其他物质的相互作用十分微弱，号称宇宙间的“隐身人”。科学界从预言它的存在到发现它，用了20多年的时间。2013年11月23日，科学家首次捕捉高能中微子，被称为宇宙"隐身人"。他们利用埋在南极冰下的粒子探测器，首次捕捉到源自太阳系外的高能中微子。

发现历程

中微子[5] 是一种基本粒子，不带电，质量极小，与其他物质的相互作用十分微弱，在自然界广泛存在。太阳内部核反应产生大量中微子，每秒钟通过我们眼睛的中微子数以十亿计。

------摘自百度百科

在日本池野山地下1000米的地层深处，有一个相当于15层楼高的神秘建筑，它的官方名称是“超级神冈探测器”

1996年至今，这座盛有5万吨100%超纯水的探测器，已经为日本制造了数个，诺贝尔物理学奖级别的成果。

而它所探测的，就是有着“宇宙幽灵”之称的中微子。

今天的物理学家告诉我们，人类所在的物质世界，是由各种基本粒子构成的，而中微子，也属于基本粒子之一。

不过，中微子有着非常奇特的性质：

那就是虽然它的数量极其之多，是宇宙中数量最为庞大的粒子之一，但由于它属于中性粒子，所以它不参与电磁相互作用。

这就导致，尽管每秒就有10万亿个中微子，正在穿过你的身体，但你却浑然不知，太阳射向地球的中微子，更是只有十万亿分之一，被地球上的物质吸收，剩下的中微子都穿过地球，飞向宇宙深处了。

不过，虽然中微子极难与其他物质发生相互作用，但当它在水中运动时，还是有极小的概率与的氢原子或氧原子发生反应的，且由于光在水中的速度只有真空中的75%，因此接近光速飞行的中微子，在水里的速度比光速还快。

这样一来就像飞机超音速产生音爆一样，中微子在水中也会因为"超光速"，而发出独特的切伦科夫辐射光。

日本之所以要在1000米深处的地下，存储5万吨超纯水，就是为了尽可能避免，除中微子以外，其他宇宙射线的干扰，并确保中微子产生的切伦科夫辐射光能被准确地记录下来。

恒星物理学家的计算表明，太阳每产生三个光子 就会伴随产生两个中微子，但在相当长一段时间内，地球上探测到的太阳中微子数量，只有理论计算的三分之一。

剩下的三分之二去哪了？没有人知道

1987年2月23日，天文学界目睹了一次，发生在16万光年外，大麦哲伦星云中的超新星爆发事件，但这次超新星爆发所生成的中微子数量，并没有和太阳中微子一样，消失三分之二。

于是物理学界猜想，中微子应该有三种，而不是一种，且三种中微子之间还会相互转化。

这种被称为，中微子振荡，的理论预测，在1998年，被日本超级神冈探测器，首次确认存在，这一突破也让负责中微子项目的小柴昌俊，获得了2002年的诺贝尔物理学奖。

从预言存在，到发现，再到确认中微子振荡，物理学界用了将近一个世纪，但有关中微子的其他信息，人类还一无所知，也正因如此，中微子相关研究，现在已经成了物理学的热门之一。

2027年之前，日本超级神冈升级版，顶级神冈探测器将开始收集中微子数据，储水26万吨的顶级神冈，将拥有数倍于超级神冈的探测能力。

而我国的江门中微子实验，最早将于2022年开始收集数据，这个位于地下700多米深处的中微子探测设施，将进一步揭开中微子的神秘面纱，并且还有可能产生，诺贝尔物理学奖级别的科研成果。

在科幻作品里，中微子还是最理想的信息传递手段，因为它几乎不与其他物质发生作用，所以理论上一束携带信息的中微子，可以将信息传递到宇宙任何地方，且不会像电磁波一样发生畸变，丢失信息。