過去的一個世紀(jì)對物理學(xué)來說是一個激動人心的時刻。我們預(yù)測并發(fā)現(xiàn)了中微子，進(jìn)一步還發(fā)現(xiàn)中微子會在三種口味之間振蕩或變化。但一些實驗表明，中微子并沒有像預(yù)期的那樣振蕩。一個可能的原因是：一種未被發(fā)現(xiàn)的第四類中微子。
這里的無菌是指這種中微子的相互作用特性。物理學(xué)家已經(jīng)看到了一些異常的振蕩結(jié)果，我們需要一種不同類型的中微子來解釋這些有趣的行為。這種輕質(zhì)無菌中微子不會像其他中微子那樣通過弱力相互作用，它只會通過引力相互作用。換句話說，它根本不會與標(biāo)準(zhǔn)模型中的任何粒子交互。
到目前為止，我們所學(xué)到的一切都告訴我們，大自然喜歡將基本粒子分成三部分。我們有三個正夸克和三個負(fù)夸克配對在一起，三個帶電輕子和三個中微子也相互配對。這是粒子物理學(xué)的標(biāo)準(zhǔn)模型，這是一個準(zhǔn)確預(yù)測了該領(lǐng)域無數(shù)觀察結(jié)果的理論，標(biāo)準(zhǔn)模型中沒有第四個中微子的空間。
第四個中微子的想法并不新鮮，它是50多年前由Bruno Pontecorvo提出的，他認(rèn)為振蕩是戴維斯實驗中缺少太陽中微子的解決方案。他不僅考慮了兩個活躍的中微子之間的振蕩，他還推測了額外的無菌中微子可能會是什么樣子。直到最近，當(dāng)實驗觀察將一種可能性推回到前景時，物理學(xué)界才非常重視輕無菌中微子的存在。
那么是哪些實驗？20年前在美國新墨西哥州開始，液體閃爍體中微子探測器（LSND）在其振蕩測量中發(fā)現(xiàn)了額外的電子中微子，這遠(yuǎn)不止是簡單的三個中微子框架所描述的。第四個中微子為這種差異提供了極好的解釋。美國費米實驗室也建立了一個中微子實驗來確定LSND電子中微子過剩是否真實。他們能最終也觀察到了一些異?，F(xiàn)象，這是一個完全獨立的結(jié)果。
當(dāng)然，這些數(shù)據(jù)也不能完全令人信服，而且還有很多其他的解釋。這兩個實驗都沒有真正證明我們已經(jīng)看到了輕的無菌中微子。是否有任何實驗證據(jù)與第四個中微子的可能性相矛盾？通過研究一種叫做Z玻色子的重中性粒子，一些實驗已經(jīng)證實中微子的總數(shù)是3。Z玻色子的衰變率與中微子總數(shù)之間存在關(guān)系，測量這些速率表明中微子的數(shù)量為3。但有人提出，這個實驗本身就只考慮了三種活躍的中微子，所以并不能排除它的存在。
無菌中微子的謎題還在繼續(xù)。
