(本文節選自《知識就是力量》雜志2015年12月刊《中微子是個“什麼鬼”？》一文，審核專家：李玉峰 中國科學院高能物理研究所副研究員，資料來源:蝌蚪五線譜）

導讀

由俄羅斯富翁尤裡·米爾納領銜資助的“科學突破獎”于2015年11月9日揭曉。中國科學院高能物理研究所王贻芳研究員及其領導的大亞灣中微子實驗團隊獲得“基礎物理學突破獎”。這是中國科學家和以中國科學家為主的實驗團隊首次獲得該獎項，科學突破獎的獲得讓國人倍增自豪感。物理學的世界總是神秘而難懂，大神們的研究也是那樣深不可測。中微子究竟是個“什麼鬼”？和我們的生活有多大聯系？不妨跟着小編一起“霧裡看花”！

能穿過我們身體的中微子，打哪來的？

早在1930年奧地利物理學家泡利（Wolfgang Pauli）就提出了中微子存在的設想：“從β衰變能量守恒的角度看，可能存在一種神秘的粒子。”但是在很長一段時間内，中微子的存在一直沒有得到确認。直到1956年美國物理學家萊因斯（Frederick Reines）和考恩（Clyde Cowan）才首次在實驗上确認中微子的存在。

中微子幾乎不與任何物質發生作用

現在，科學家們已經可以“看到”許多中微子，它們有的來自亞原子世界，有的來自浩瀚的宇宙空間。過去幾十年，從太陽中微子到大氣中微子，從核反應堆中微子到加速器中微子，都沒有逃脫科學家們“敏銳的眼睛”。

我國大亞灣中微子實驗取得了什麼重要成果？

1968年，美國科學家戴維斯首次觀測到太陽中微子，并且發現大約 2/3的太陽中微子不見了，那麼這些中微子哪兒去了？剛開始時，有些人認為這可能是實驗觀測或者理論模型錯誤。但也有科學家認為，中微子可能在傳播途中發生了振蕩現象。

大亞灣中微子探測器

根據粒子物理學的标準模型，中微子可分為三種，分别是電子中微子、缪子中微子與陶子中微子。中微子在“飛行”過程中從一種類型轉變成另一種類型的行為被稱為“中微子振蕩”。1998年日本的超級神岡探測器首次觀測到大氣中微子的振蕩現象，2001-2002年，加拿大的薩德伯裡中微子天文台直接觀測到太陽中微子從一種類型轉變到另一種類型的現象。從而在實驗上确認中微子振蕩的存在。2012年3月，由中國科學家主持的大亞灣反應堆中微子實驗發現了中微子的第三種振蕩模式，被國際粒子物理界評價為“開啟了未來中微子物理研究的大門”。大亞灣反應堆中微子實驗精确測量到中微子的第三個混合角θ13的數值。根據量子力學，三種不同類型的中微子振蕩現象，說明中微子是有質量的。中微子第三個混合角θ13作為粒子物理學的基本參數，不僅本身意義非凡，而且其數值的大小對進一步研究宇宙正反物質不對稱、反物質消失之謎等問題意義重大。

未來通信方式，也許因中微子而改變

由于地球是球面，加上表面建築物、地形的遮擋，電磁波長距離傳送要通過通訊衛星和地面站。而中微子可以直透地球，它在穿過地球時損耗很小，如果用高能加速器産生10億電子伏特的中微子穿過地球時隻衰減1/1000。因此，從南美洲可以使用中微子束穿過地球直接傳至北京。人們假如将中微子束加以調制，就可以使其包含有用信息，在地球上任意兩點進行通信聯系，無需昂貴而複雜的衛星或微波站，這便是中微子通信技術。中微子通信如果能夠實現，将在未來信息化疆場上有着極高的軍事應用價值，尤其在水下對潛通信及對空、對天通信中有着無可比拟的優勢。

人類未來可能會利用中微子進行通信

此外，未來中微子也許還可以應用于地球斷層掃描，即“地層CT”。中微子與物質相互作用的截面會随中微子能量的提高而增加，如果用高能加速器産生能量為一萬億電子伏以上的中微子束定向照射地層，與地層物質作用，可以産生局部小“地震”，人們利用此原理可對深層地層進行勘探，将地層一層一層地掃描。

科學家還相信，如果能夠更好地理解中微子，它還可以告訴我們地球内部的放射性元素衰變數量，從而判定地球内部的演化模型；沒準它也可以告訴我們恒星以及遙遠的超新星内部的物理規律；而且因為中微子在宇宙中像光子一樣多，如果知道了它的質量，人們甚至可能估計出宇宙中中微子的總質量，進而可以評估它對宇宙演化的作用。

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