撼動宇宙的小粒子

宇宙間有個獨行俠，它身懷一門絕世武功，能輕松穿透人體、巖石、山脈乃至整個行星，在宇宙中、星系間任意馳騁。這個獨行俠生性與世無爭，它既不戀紅塵，也不問世事，所到之處幾乎不留痕跡，來無影去無蹤，即便穿過一光年厚的鉛塊也不驚擾任何原子。此獨行俠便是廣泛存在于自然界中詭異且孤僻的基本粒子——中微子。

中微子的質(zhì)量幾乎為零，以接近光速行進，并且不與正常物質(zhì)相互作用。對于它來說，宇宙中的一切就像是一層幻象，可以輕易穿透。雖然中微子行蹤詭秘，但它偶爾還是會與原子發(fā)生碰撞，產(chǎn)生人們可以觀測到的信號。為了捕捉到這難得的一瞥，科學家們布下了“天羅地網(wǎng)”。這張?zhí)厥獾木W(wǎng)雖然無法“網(wǎng)住”中微子，但能捕捉到它與原子碰撞時所發(fā)出的微弱閃光。根據(jù)這些漣漪般的蹤跡，科學家就此可以推測出它的能量強度，以及從哪里來、到哪里去等信息。

中微子是宇宙中速度僅次于光的粒子，科學家一直嘗試用標準模型來預測它的行蹤。通過不斷制造更加強大的工具去探測中微子，科學家逐漸將它的秘密公諸于世。原來行蹤不定的中微子之所以難以被捕捉，主要原因是它有3個分身——電中微子、謬中微子、陶中微子，它們可以經(jīng)過“振蕩”由一種類型變?yōu)榱硪环N類型。

迄今人類發(fā)現(xiàn)的中微子振蕩共有3種。1998年，日本超級神岡探測器的科學家們發(fā)現(xiàn)了電中微子和謬中微子之間的變換;2001年，加拿大的薩德伯里中微子天文臺探測到了太陽發(fā)出的全部3種中微子，證實了太陽中微子在達到地球途中發(fā)生了相互轉(zhuǎn)換;2012年在中國大亞灣中微子實驗室，一個名叫曹俊的青年科學家鉆入3000多米的隧道，潛心鉆研1600多個日夜后，發(fā)現(xiàn)了反應(yīng)堆中微子振蕩，并給出了至關(guān)重要的一個混合角參數(shù)13，這就是最后一種中微子振蕩。

至此，科學家已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了中微子分身的秘密：3種中微子振蕩，即太陽中微子振蕩、大氣中微子振蕩和反應(yīng)堆中微子振蕩。而且科學家發(fā)現(xiàn)了中微子振蕩，就意味著中微子是有質(zhì)量的，這樣的結(jié)論與粒子物理的標準模型的“中微子是沒有質(zhì)量”的假設(shè)大相徑庭。這一結(jié)論使得科學家大吃一驚，它不僅打破了人類對粒子物理的標準模型的迷思，而且推進了人類對于宇宙起源與形成的認知，畢竟中微子的存在成為人類打開新粒子物理世界的鑰匙。

盡管各國粒子物理領(lǐng)域的科學家進行了接力賽式的中微子研究，諾貝爾物理學獎也數(shù)次垂青中微子研究領(lǐng)域，但中微子身上的謎團并沒有完全解開。科學家雖然知道中微子有質(zhì)量，它也是目前所發(fā)現(xiàn)的速度唯一可以追趕光速的粒子，但是中微子具體質(zhì)量幾何、順序如何，依舊是未解之謎。