日本东京大学科学家利用废弃的矿坑建成地下水槽，在水槽中装满5吨水。他们利用这个巨大装置观测大气中的中微子，历时两年多，观测到的中微子数量比理论值少得多。这是由于中微子通过大气层和地球时，大量μ中微子转变为难以探测的τ中微子，这种震荡现象，说明中微子具有静止质量。1998年来自25个国家的350多名科学家目睹了实验过程，证明中微子的确具有静止质量。这一结论轰动了全世界，它是人类认识中微子的新里程碑，它对粒子物理学和宇宙标准理论将产生深刻影响，我国两院院士评出这是1998年全世界十大科技新闻之一。中微子，作为20世纪科学的重大发现，它的经历是十分有趣、耐人寻味的。

是谁盗窃了能量

1896年，法国物理学家贝克勒尔发现含有铀矿的岩石能使照相底片感光，这就是放射性现象。人们发现放射线有α、β、γ三种，其中β射线是从原子核中射出的电子流。既然电子是粒子，那么β射线的能量变化应该是不连续的，但是科学家发现β射线的能量变化是连续的，并且发现原子核发射电子前后能量和动量均不守恒。面对这些矛盾，物理学家众说纷纭，不少人对在微观世界能量守恒和动量守恒是否成立表示怀疑。连大名鼎鼎的物理学家玻尔等人也认为这些守恒定律只具有平均意义，并非在每次β衰变中都成立，这是他们坚持波动说的必然结果。这些看法在物理学界引起了恐慌，似乎物理学大厦将毁于一旦，令人不可思议。在这关键时刻，1930年奥地利年轻的物学家泡利另辟蹊径，大胆提出，在微观世界能量守和动量守恒是成立的，在β衰变中不仅放出电子，同时还放出难以探测的中性微粒，就是这中性微粒带走了原子核释放的能量。泡利的预言立即引起意大利物理学家费米的注意和欣赏，费米把这个微小的中性粒子取名为中微子。原来在β衰变中窃能贼就是中微子。

中微子在哪里

最先设计证明存在中微子方案的是中国科学家王淦昌。1941年他针对科学家们直接探测中微子的疑难，写出论文“关于探测中微子的一个建议”，发表于美国“物理评论”杂志。该论文指出：“当一个β类放射性原子不是放射一个正电子而是俘获一个K层电子时，反应后的原子的反冲能量和动量仅仅取决于所放射的中微子。于是要想求得放射的中微子的质量和能量就比较简单，只要测量反应原子的反冲能量和动量就行了。”王淦昌的建议被物理学家们称为“使得中微子探测有实际可能的”、“一语道破了问题关键的极有创造性的文章”。几个月后，美国物理学家阿伦就据此完成了74Be的K电子俘获实验，成为1942年世界物理学重大成就之一。

中微子很奇特，它没有电荷，也没有磁矩，它和其它物质相互作用非常微弱，有极强的穿透本领，对地球可以一穿而过，能量仅衰减100亿分之一。它运动速度接近光速，但不像光线那样，发生反射、折射和散射，因此，它能透过大气电离层，不受干扰。怎样直接找到中微子呢？1956年美国科学家莱因斯等人，在核反应堆附近地下岩石坑中装满200升镉盐水溶液，直接探测到核反应堆产生的反中微子。1962年美国科学家莱德曼、斯坦白格和施瓦茨用高能质子加速器加速质子，然后用质子轰击铝靶，产生许多介子，这些介子衰变成质子、中子、μ子和中微子，在电场和混凝土墙的阻挡下，人工产生了中微子。1968年美国物理学家戴维斯用太阳作为中微子源，轰击氯37，发生核反应，产生一个电子和氩37，氩37具有放射性，很容易被发现，于是直接探测到了太阳中微子。现在人们已发现了6种中微子，即与电子相联系的电子中微子，与μ子相联系的μ子中微子，与τ子相联系的τ子中微子，以及它们各自的反粒子。其实在宇宙中，中微子无处不在，宇宙射线和太阳之类恒星时刻向空间倾泻着大量的中微子，宇宙空间大约平均每立方厘米有100个中微子。

中微子质量之谜

现在人们最关心的是中微子静止质量。泡利提出中微子假设后，人们认为中微子质量为零，因为只有这样它才能以光速在真空中运动。李政道和杨振宁提出的二分量理论也认为中微子质量为零。中微子静质量真的为零吗？

1980年，前苏联物理学家特列基雅科夫利用磁谱仪在实验中测定电子型反中微子静质量约为34电子伏特。天体理学家用别的方法也得到相同的结果。更有趣的是1980年4月，美国物理学家莱因斯从200万千瓦核反应堆中引出电子型反中微子流，照射距反应堆11.2米的268公斤重水，发现反中微子减少了一半，据此可以判断中微子可能发生了震荡。如果中微子在两个状态之间震荡，说明中微子的确具有静质量。1996年我国原子能研究院副研究员柳卫平，在串列加速器核物理实验室为揭开太阳中微子失踪之谜提供了新的实验证据，被国际物理学界誉为“一个杰出的实验”。1998年日本物理学家的实验，证明中微子透过大气层和地球也发生了震荡，这就更雄辩证明中微子具有静止质量，意义十分重大。

中微子的魅力

高能中微子物理学蓬勃发展，使人们对物质的认识不断深化。1973年欧洲核子研究中心的科学家利用中微子束流实验发现了粒子相互作用的新形式——中性流。中微子在核反应中起主要作用，并且本身不发生改变，这对建立弱力和电磁力的统一理论起了重要作用。1983年，该中心卢比亚教授等人在高能中微子实验中又发现了W+、W-和Z0粒子，证明了弱电统一理论，获得1984年诺贝尔物理奖。在超新星爆发和太阳之类恒星内部核反应中，中微子起着关键作用，人们称之为点火器和控制器。中微子又具有极强的穿透能力，从太阳中心到表面只要两分钟，而光子不能从太阳中心逃逸出来，因此中微子能给我们传递太阳之类恒星内部核反应的信息，它是揭开恒星内部奥秘的钥匙。

证明中微子具有静质量，将对现代物理学和宇宙学的许多重要理论产生强大的冲击波，过去以中微子质量等于零为基础的结论都必须修改。例如由俄国科学家伽莫夫提出的宇宙大爆炸标准模型认为，现在的宇宙是150亿年前，由一团极高温度和密度的物质发生空前规模大爆炸形成的，并且至今仍在不断地膨胀。科学研究表明，宇宙中光子的密度大约为质子的1亿倍，而中微子的密度又是光子的两倍，中微子是宇宙中最多的基本粒子，如果中微子有质量，全部中微子巨大质量产生的引力作用，足以有一天使宇宙停止膨胀，并且使宇宙物质收缩到一处，再次发生大爆炸，可见宇宙标准模型理论必须进行修正。

利用中微子穿透性和不受干扰的特性，还可以用来通信。1978年，美国科学家首次进行了中微子通信，距离为6.4公里。后来，在依利诺斯州和华盛顿之间2700公里地下进行了通信试验，证明中微子通信质量好，既保密，又不受干扰，不污染环境。人们还可以利用中微子对星球深处进行拍照，揭开星球深处奥秘。总之，中微子的魅力将吸引人们不断深入研究，创造出更多辉煌。

 （参考资料略）