425｜占亮：每秒钟有万亿个中微子穿过你的身体，你却一无所知｜中国科学院高能物理研究所｜格致SELF

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占亮：每秒鐘有萬億個中微子穿過你的身體，你卻一無所知

“科学家发现核衰变似乎能量不守恒，最后提出并证实了中微子的存在。科学家又发现太阳中微子消失了，随后发现中微子振荡现象。”

神奇的中微子

中微子无处不在，非常神奇，被称为宇宙的“隐形人”。中微子到底有多神奇呢？我们之所以能看到太阳，是因为太阳发射的光传到我们的眼睛里，所以我们看见了太阳。

但是你不知道的是，每秒有上亿个中微子也穿过你的眼睛。

更为神奇的是，即使你把眼睛闭上，看不见光了，但是中微子依然会穿过你的眼睛。你根本无法阻挡中微子。

说到中微子，先从一位传奇的物理学家说起，20世纪初最天才的物理学家之一，沃尔夫冈·泡利。

他非常有个性，别人提出一个理论，他认为有问题就会马上批评。更奇怪的是，大家发现泡利的批评总是对的。

大概20岁的时候，泡利去听大名鼎鼎的爱因斯坦的演讲，在演讲现场，他向爱因斯坦提出一些很尖锐的问题。据说爱因斯坦以后做演讲的时候，都要先看看泡利在不在场。

这是1927年召开的索尔维学术会议上的照片，集合了世界上最聪明的大脑，共29人，其中有17人都是诺贝尔奖得主。泡利身处其中，他当时非常年轻，只有27岁。

泡利跟中微子有什么关系呢？

能量守恒定律告诉我们，能量不能够凭空产生，也不会无故消失。20世纪初，有一些科学家在研究原子核衰变的时候，发现能量少了一部分，是不是能量不守恒？

泡利提出一个非常大胆的假设，在原子核的衰变过程中，释放出来一个我们看不见的粒子，这个粒子带走了部分能量，这个粒子非常小，非常轻，并且不带电，是中性的。

泡利把这个粒子叫中微子，他说正是由于中微子带走一部分能量，所以我们看到的能量就是少了，如果把中微子的能量算进去，能量还是守恒的。

能量到底守不守恒，泡利的假设到底正不正确呢？

在之后的几十年，很多科学家就去寻找中微子，验证泡利的假设到底对不对。最后证明，泡利还是对的。

在寻找中微子的科学家当中，有一位中国科学家王淦昌，也是我国的两弹元勋。

1941年，王淦昌就提出了间接探测中微子的方法。他当时是浙江大学的教授，也是我们熟知的诺贝尔奖得主李政道的老师。

他虽然提出这个方法，但是受当时的条件限制，就没有做实验。国外有一位科学家在1942年做了这个实验，间接证明了中微子是存在的。

从科学实验的角度来说，一个东西如果存在，就必须要能直接探测到，间接探测不是直接的证据。因此必须用探测器探测中微子的存在，人的眼睛是没办法看到中微子的。

怎样才能看到中微子呢？

因为中微子的穿透力非常强，穿过人的身体时毫无知觉，那么就需要非常强的中微子源，释放出大量的中微子，虽然不能看到每一个中微子，但是只需要看到这么多中微子中的几个，就能证明它的存在。

很强的中微子源有哪些呢？原子弹就是很强的中微子源，有些科学家想利用原子弹爆炸来探测中微子，这确实太危险了。

一九五几年的时候，人们造出了反应堆，它很安全，可以持续地释放中微子。科学家莱因斯和科万在反应堆旁边造了一台一吨重的探测器去探测中微子。

1956年，他们终于探测到了反应堆发出来的中微子，确认了中微子存在的信号。他们把这个好消息告诉了泡利。

泡利在回信中说：谢谢告知，任何事情都青睐懂得等待的人。

只是这一等待长达26年，从1930年提出假说，到1956年才得到证实，泡利从当初年轻的小伙也变成老人了。

但是泡利还算是比较幸运了，莱因斯和科万1956年做了实验，1995年只有莱因斯获得诺贝尔奖，不幸的是，科万已经去世21年了。

我们现在知道中微子是无处不在的，每秒钟就有数万亿个中微子穿过大家的身体。

其实中微子还有其他的一些源，比如太阳、地球、宇宙大爆炸、恒星大爆炸、大气层、反应堆、加速器。甚至人的身体也是一个中微子源。人的身体每秒钟会释放出大约3亿个中微子，当然这跟人的体重有关。

中微子无处不在，为什么我们看不见它呢？

因为中微子可以很轻易地穿过人体，虽然每秒钟有上万亿个中微子穿过人体，但是很安全。不仅人如此，地球在中微子面前也是透明的，中微子能直接穿过地球。

发现中微子之后，科学家继续研究，发现不止存在一种中微子，2000年的时候，科学家发现了第三种中微子，经过70年，三种中微子都被发现了。

中微子按照不同的标准，可以分成三类：按照质量大小分，可以分成中微子1、2、3；按照“味道”来分，可以分成e中微子，μ中微子，τ中微子。

这有点像给苹果分类，按照颜色分，可以分为红色、青色、黄色的苹果；按照味道分，可以分为酸的、甜的、涩的苹果。中微子与此类似。

中微子的探索之旅

科学家在探索中微子的过程中，发现一些很奇特的现象。戴维斯在一个深达1500米的矿井里，寻找太阳发射过来的中微子。

他在1968年就看到了太阳中微子，但是令人疑惑不解的是，太阳中微子的数目不对，跟预测的相比，只剩下了1/3，有2/3的太阳中微子不知道去哪儿了，他就继续找，一直做实验，做了20多年的实验。

这个现象一直困扰了科学家好几十年。有一些科学家就提出来一种理论，中微子会发生振荡，是什么意思呢？

前面说的三种中微子，一种中微子是太阳发出的电子中微子，传播到地球的过程中，变成了另外两种中微子。戴维斯的实验只能看到电子中微子，所以电子中微子就少了。

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