中微子是非常狡猾的小粒子 ， 它们比任何人想象的都要狡猾和陌生 。 当来自太阳的一堆中微子消失了 ， 科学家揭开了发生在它们身上最奇怪的特征之一 。
1960年代后期的美国南达科他州 ， 位于西半球最大的金矿地下一英里处 ， 一个男人倾倒了十万加仑的干洗液 。 显然 ， 他正在研究中微子 。 那个人就是雷·戴维斯 ， 他和他的团队建立了一个实验来测量来自我们最具启发性的天然来源：太阳的中微子 。 戴维斯时代的物理学家有一些非常成功的模型 ， 这些模型解释了太阳如何通过产生光的相同核聚变过程产生中微子 。 这意味着他们可以预测太阳会发射多少中微子 ， 因此戴维斯和他的团队着手探测这些太阳中微子 ， 并证明太阳是由核聚变驱动的 。 为此 ， 他们建造了一个巨大的探测器 ， 大小相当于三辆双层巴士 。
每秒有数以万亿计的中微子到达地下探测器 ， 完全不受其上方数千英尺岩石的影响 ， 而且通常不受探测器本身的影响 。 在极少数情况下 ， 中微子撞击液体中的一个氯原子 ， 它会将氯原子转化为放射性氩原子 。 通过提取这些氩原子 ， 研究人员可以计算出有多少中微子从太阳到达探测器 。
【太阳中微子消失之谜】即使有了这个巨大的探测器 ， 该团队每隔几天也只能看到一个氩原子 。 实验效果很好 ， 科学家们首次证明中微子是由太阳产生的 。 但是有一个问题 ， 他们只检测到了他们期望看到的中微子的三分之一 ， 这被称为太阳中微子问题 。
起初 ， 许多科学家只是假设戴维斯的实验出了点问题 。 检测单个氩原子很困难 ， 也许他的实验没有看到所有的氩原子 。 但该实验运行了20多年 ， 始终得到相同的结果 。 其他科学家认为太阳模型有问题 ， 但当他们检查时 ， 没有人发现计算有任何错误 。 所以实验运行良好 ， 计算结果也很好 。 只是不知何故 ， 一堆太阳中微子失踪了 。
一位对失踪的中微子并不感到惊讶的人是理论物理学家布鲁诺·庞特科尔沃 。 自从科学家发现中微子有三种味道后 ， 庞特科尔沃就一直在想 ， “如果它们能从一种味道变成另一种呢？”通过聚变的魔力 ， 太阳只产生电子中微子 ， 这就是戴维斯的实验所测量的 。 但是 ， 如果中微子在传播时可以在三种味道之间变形 ， 其中一些似乎会“消失” ， 因为探测器只在寻找其中一种 。
事实证明这正是中微子所发生的事情 ， 2001年在加拿大萨德伯里中微子天文台的一项实验证明了这一点 。 萨德伯里的研究人员找到了一种方法来测量仅由电子中微子引起的某些相互作用 ， 以及由所有中微子风味引起的其他相互作用 。 因此 ， 科学家们最终可以测量太阳中微子的总数 ， 并将其与太阳电子中微子的数量进行比较 。 中微子相互作用的总数与科学家对太阳产生的预测相符 ， 而电子中微子相互作用与雷·戴维斯所看到的相符：总数的三分之一 。
随着中微子离开太阳 ， 三分之二的中微子从电子中微子变成了另外两种类型 。 科学家们正式发现了一种现象 ， 中微子可以改变它们的味道 ， 它通常被称为“振荡” 。
1998 年 ， 日本的一项名为 Super-Kamiokande的实验正在测量大气中产生的μ子中微子 。 他们还看到 μ子中微子似乎正在消失 。 更奇怪的是 ， Super-K 研究人员发现μ子中微子传播得越远 ， 它们消失的可能性就越大 。 这证明中微子不仅会改变味道 ， 它们实际上会以一种非常特定的方式来回变化 ， 这意味着我们捕捉它们的形式取决于它们走了多远 。
即使在今天 ， 关于中微子振荡仍有很多神秘之处 。 粒子物理学的标准模型 ， 我们理解亚原子世界的黄金标准理论 ， 还不能解释它 。 因此 ， 试图了解中微子振荡的实验仍在继续 。
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