一九九八年,蓝色星球M国实验以确凿的证据发现了中微子振荡现象,即一种中微子能够转换为另一种中微子。这间接证明了中微子具有微小的质量。此后,这一结果得到了许多实验的证实。
中微子振荡尚未完全研究清楚,它不仅在微观世界最基本的规律中起着重要作用,而且与宇宙的起源与演化有关,例如宇宙中物质与反物质的不对称很有可能是由中微子造成。
由于中微子探测技术的提高,人们可以观测到来自天体的中微子,导致了一种新的天文观测手段的产生。蓝色星球M国正在南极洲冰层中建造一个立方公里大的中微子天文望远镜:冰立方。
蓝色星球FLX国、遇到了、O国等也分别在地中海和贝加尔湖中建造中微子天文望远镜。LAND观测到了来自地心的中微子,可以用来研究地球构造。
要说中微子,就不得不提它的“老大哥”—原子基本组成之一的中子。中子在衰变成质子和电子(β衰变)时,能量会出现亏损。物理学上著名的哥本哈根学派鼻祖尼尔斯·玻尔据此认为,β衰变过程中能量守恒定律失效。
一九三一年春,国际核物理会议在罗马召开,当时世界最顶尖的核物理学家汇聚一堂,其中有海森堡、泡利、居里夫人等。
泡利在会上提出,β衰变过程中能量守恒定律仍然是正确的,能量亏损的原因是因为中子作为一种大质量的中性粒子,在衰变过程中变成了质子、电子和一种质量小的中性粒子,正是这种小质量粒子将能量带走了,这就是中微子。
泡利预言的这个窃走能量的“小偷”就是中微子,粒子间的各种弱相互作用会产生中微子,而弱相互作用速度缓慢正是造就了恒星体内“质子-质子”反应的主要障碍,这也解释了为什么中微子能轻易的穿过普通物质而不发生反应。
太阳体内有弱相互作用参与的核反应每秒会产生十的三十八次方个中微子,畅通无阻的从太阳流向太空。
每秒钟会有一千万亿个来自太阳的中微子穿过每个人的身体,甚至在夜晚,太阳位于地球另一边时也一样。
在“中微子震荡”这个概念出现以前,根据狭义相对论而建立的中微子标准模型,中微子的质量应为零,并应该以光速行进。
然而,近年的研究似乎开始对“中微子的质量是零”这个假设开始动摇,亦因此开始有人质疑中微子是否能够以光速行进。科学家首次对中微子的速度进行侦测在八十年代早期,当时科学家透过从脉冲质子束射击而产生的脉冲π介子束来测量中微子的速度。当带电的π介子衰变,就会产生渺子及中微子或电子中微子。
透过检测中微子出现的时间,就可测量出中微子的速度。结果显示中微子的速度是光速与假设相符。
后来当这个实验在其他地方重复时,测量中微子的方法改用了MINOS侦测器,测出了一颗能量为3GeV的中微子的速度达1.000051(29)c。由于这个速度的中间值比光速还要快。
科学家当时认为实验的不确定性太大,而实际上中微子的速度应该不可能超过光速。这个实验设定了50MeV的渺中微子的质量上限,可靠率为百分之九十九。
超新星SN1987A同样的观测不单在地球上发现,当天文学家观测超新星SN1987A的中微子爆发时,世界各地有三台中微子侦测器各自探测到五到十一个中微子。
有趣的是:这些侦测器是在SN1987A爆发的光线来到地球之前三小时侦测到的。对于这个现像,当时科学家把它解说为因为“中微子于超新星爆发时比可见光更早被发射出来,而不是中微子比光速快”,而这个速度亦与光速接近。