中微子是非常狡猾的小粒子，它們比任何人想象的都要狡猾和陌生。當(dāng)來自太陽的一堆中微子消失了，科學(xué)家揭開了發(fā)生在它們身上最奇怪的特征之一。
1960年代后期的美國(guó)南達(dá)科他州，位于西半球最大的金礦地下一英里處，一個(gè)男人傾倒了十萬加侖的干洗液。顯然，他正在研究中微子。那個(gè)人就是雷·戴維斯，他和他的團(tuán)隊(duì)建立了一個(gè)實(shí)驗(yàn)來測(cè)量來自我們最具啟發(fā)性的天然來源：太陽的中微子。戴維斯時(shí)代的物理學(xué)家有一些非常成功的模型，這些模型解釋了太陽如何通過產(chǎn)生光的相同核聚變過程產(chǎn)生中微子。這意味著他們可以預(yù)測(cè)太陽會(huì)發(fā)射多少中微子，因此戴維斯和他的團(tuán)隊(duì)著手探測(cè)這些太陽中微子，并證明太陽是由核聚變驅(qū)動(dòng)的。為此，他們建造了一個(gè)巨大的探測(cè)器，大小相當(dāng)于三輛雙層巴士。
每秒有數(shù)以萬億計(jì)的中微子到達(dá)地下探測(cè)器，完全不受其上方數(shù)千英尺巖石的影響，而且通常不受探測(cè)器本身的影響。在極少數(shù)情況下，中微子撞擊液體中的一個(gè)氯原子，它會(huì)將氯原子轉(zhuǎn)化為放射性氬原子。通過提取這些氬原子，研究人員可以計(jì)算出有多少中微子從太陽到達(dá)探測(cè)器。
即使有了這個(gè)巨大的探測(cè)器，該團(tuán)隊(duì)每隔幾天也只能看到一個(gè)氬原子。實(shí)驗(yàn)效果很好，科學(xué)家們首次證明中微子是由太陽產(chǎn)生的。但是有一個(gè)問題，他們只檢測(cè)到了他們期望看到的中微子的三分之一，這被稱為太陽中微子問題。
起初，許多科學(xué)家只是假設(shè)戴維斯的實(shí)驗(yàn)出了點(diǎn)問題。檢測(cè)單個(gè)氬原子很困難，也許他的實(shí)驗(yàn)沒有看到所有的氬原子。但該實(shí)驗(yàn)運(yùn)行了20多年，始終得到相同的結(jié)果。其他科學(xué)家認(rèn)為太陽模型有問題，但當(dāng)他們檢查時(shí)，沒有人發(fā)現(xiàn)計(jì)算有任何錯(cuò)誤。所以實(shí)驗(yàn)運(yùn)行良好，計(jì)算結(jié)果也很好。只是不知何故，一堆太陽中微子失蹤了。
一位對(duì)失蹤的中微子并不感到驚訝的人是理論物理學(xué)家布魯諾·龐特科爾沃。自從科學(xué)家發(fā)現(xiàn)中微子有三種味道后，龐特科爾沃就一直在想，“如果它們能從一種味道變成另一種呢？”通過聚變的魔力，太陽只產(chǎn)生電子中微子，這就是戴維斯的實(shí)驗(yàn)所測(cè)量的。但是，如果中微子在傳播時(shí)可以在三種味道之間變形，其中一些似乎會(huì)“消失”，因?yàn)樘綔y(cè)器只在尋找其中一種。
事實(shí)證明這正是中微子所發(fā)生的事情，2001年在加拿大薩德伯里中微子天文臺(tái)的一項(xiàng)實(shí)驗(yàn)證明了這一點(diǎn)。薩德伯里的研究人員找到了一種方法來測(cè)量?jī)H由電子中微子引起的某些相互作用，以及由所有中微子風(fēng)味引起的其他相互作用。因此，科學(xué)家們最終可以測(cè)量太陽中微子的總數(shù)，并將其與太陽電子中微子的數(shù)量進(jìn)行比較。中微子相互作用的總數(shù)與科學(xué)家對(duì)太陽產(chǎn)生的預(yù)測(cè)相符，而電子中微子相互作用與雷·戴維斯所看到的相符：總數(shù)的三分之一。
隨著中微子離開太陽，三分之二的中微子從電子中微子變成了另外兩種類型?？茖W(xué)家們正式發(fā)現(xiàn)了一種現(xiàn)象，中微子可以改變它們的味道，它通常被稱為“振蕩”。
1998 年，日本的一項(xiàng)名為 Super-Kamiokande的實(shí)驗(yàn)正在測(cè)量大氣中產(chǎn)生的μ子中微子。他們還看到 μ子中微子似乎正在消失。更奇怪的是，Super-K 研究人員發(fā)現(xiàn)μ子中微子傳播得越遠(yuǎn)，它們消失的可能性就越大。這證明中微子不僅會(huì)改變味道，它們實(shí)際上會(huì)以一種非常特定的方式來回變化，這意味著我們捕捉它們的形式取決于它們走了多遠(yuǎn)。
即使在今天，關(guān)于中微子振蕩仍有很多神秘之處。粒子物理學(xué)的標(biāo)準(zhǔn)模型，我們理解亞原子世界的黃金標(biāo)準(zhǔn)理論，還不能解釋它。因此，試圖了解中微子振蕩的實(shí)驗(yàn)仍在繼續(xù)。
