第一代中微子實驗裝置沒有放射性

Ⅰ 中微子是誰發現的

中微子是組成自然界的最基本的粒子之一，常用符號ν表示。中微子不帶電，自旋為1/2，質量非常輕（小於電子的百萬分之一），以接近光速運動。

粒子物理的研究結果表明，構成物質世界的最基本的粒子有12種，包括6種誇克（上、下、奇異、粲、底、頂），3種帶電輕子（電子、繆子和陶子）和3種中微子（電子中微子，繆中微子和陶中微子）。中微子是1930年德國物理學家泡利為了解釋貝塔衰變中能量似乎不守恆而提出的，五十年代才被實驗觀測到。

中微子只參與非常微弱的弱相互作用，具有最強的穿透力。穿越地球直徑那麼厚的物質，在100億個中微子中只有一個會與物質發生反應，因此中微子的檢測非常困難。正因為如此，在所有的基本粒子，人們對中微子了解最晚，也最少。實際上，大多數粒子物理和核物理過程都伴隨著中微子的產生，例如核反應堆發電（核裂變）、太陽發光（核聚變）、天然放射性（貝塔衰變）、超新星爆發、宇宙射線等等。宇宙中充斥著大量的中微子，大部分為宇宙大爆炸的殘留，大約為每立方厘米100個。

1998年，日本超級神崗實驗以確鑿的證據發現了中微子振盪現象，即一種中微子能夠轉換為另一種中微子。這間接證明了中微子具有微小的質量。此後，這一結果得到了許多實驗的證實。中微子振盪尚未完全研究清楚，它不僅在微觀世界最基本的規律中起著重要作用，而且與宇宙的起源與演化有關，例如宇宙中物質與反物質的不對稱很有可能是由中微子造成。

由於探測技術的提高，人們可以觀測到來自天體的中微子，導致了一種新的天文觀測手段的產生。美國正在南極洲冰層中建造一個立方公里大的中微子天文望遠鏡——冰立方。法國、義大利、俄羅斯也分別在地中海和貝加爾湖中建造中微子天文望遠鏡。KamLAND觀測到了來自地心的中微子，可以用來研究地球構造。

中微子有大量謎團尚未解開。首先它的質量尚未直接測到，大小未知；其次，它的反粒子是它自己還是另外一種粒子；第三，中微子振盪還有兩個參數未測到，而這兩個參數很可能與宇宙中反物質缺失之謎有關；第四，它有沒有磁矩；等等。因此，中微子成了粒子物理、天體物理、宇宙學、地球物理的交叉與熱點學科。

什麼是中微子？
中微子個頭小，不帶電，可自由穿過地球，幾乎不與任何物質發生作用，號稱宇宙間的「隱身人」。科學家觀測它頗費周折，從預言它的存在到發現它，用了10多年的時間。

要說中微子，就不得不提它的「老大哥」——原子基本組成之一的中子。中子在衰變成質子和電子（β衰變）時，能量會出現虧損。物理學上著名的哥本哈根學派鼻祖尼爾斯·玻爾據此認為，β衰變過程中能量守恆定律失效。

1931年春，國際核物理會議在羅馬召開，當時世界最頂尖的核物理學家匯聚一堂，其中有海森堡、泡利、居里夫人等。泡利在會上提出，β衰變過程中能量守恆定律仍然是正確的，能量虧損的原因是因為中子作為一種大質量的中性粒子在衰變過程中變成了質子、電子和一種質量小的中性粒子，正是這種小質量粒子將能量帶走了。泡利預言的這個竊走能量的「小偷」就是中微子。

2. 中微子簡史

1930年，德國科學家泡利預言中微子的存在。
1956年，美國萊因斯和柯萬在實驗中直接觀測到中微子，萊因斯獲1995年諾貝爾獎。
1962年，美國萊德曼，舒瓦茨，斯坦伯格發現第二種中微子——繆中微子，獲1988年諾貝爾獎。
1968年，美國戴維斯發現太陽中微子失蹤，獲2002年諾貝爾獎。
1985年，日本神崗實驗和美國IMB實驗發現大氣中微子反常現象。
1987年，日本神崗實驗和美國IMB實驗觀測到超新星中微子。日本小柴昌俊獲2002年諾貝爾獎。
1989年，歐洲核子研究中心證明存在且只存在三種中微子。
1995年，美國LSND實驗發現可能存在第四種中微子——隋性中微子。
1998年，日本超級神崗實驗以確鑿證據發現中微子振盪現象。
2000年，美國費米實驗室發現第三種中微子，陶中微子。
2001年，加拿大SNO實驗證實失蹤的太陽中微子轉換成了其它中微子。
2002年，日本KamLAND實驗用反應堆證實太陽中微子振盪。
2003年，日本K2K實驗用加速器證實大氣中微子振盪。
2006年，美國MINOS實驗進一步用加速器證實大氣中微子振盪。
2007年，美國費米實驗室MiniBooNE實驗否定了LSND實驗的結果。

3. 大亞灣反應堆中微子實驗

中微子是當前粒子物理、天體物理、宇宙學、地球物理的交叉前沿學科，本身性質也有大量謎團尚未解開。在這一領域，大部分成績均為日本和美國取得。1942年，我國科學家王淦昌提出利用軌道電子俘獲檢測中微子的可行方案，美國人艾倫成功地用這種方法證明了中微子的存在。80年代，中國原子能科學研究院進行了中微子靜止質量的測量，證明電子反中微子的靜止質量在30電子伏特以下。

中微子振盪研究的下一步發展，首先必須利用核反應堆精確測量中微子混合角theta13。位於中國深圳的大亞灣核電站具有得天獨厚的地理條件，是世界上進行這一測量的最佳地點。由中國科學院高能物理研究所領導的大亞灣反應堆中微子實驗於2006年正式啟動，聯合了國內十多家研究所和大學，美國十多家國家實驗室和大學，以及中國香港、中國台灣、俄羅斯、捷克的研究機構。實驗總投資約3億元人民幣，預期2010年建成。它的建成運行將使中國在中微子研究中占據重要的國際地位。

中微子具有質量，這是很早就提出過的物理概念。但是人類對於中微子的性質的研究還是非常有限的。我們至今不是非常確定地知道：幾種中微子是同一種實物粒子的不同表現，還是不同性質的幾種物質粒子，或者是同一種粒子組成的差別相當微小的具有不同質量的粒子。

我們相信，隨著人類認識的深化，科學技術的發展，中微子之謎終究是會被攻破的。

Ⅱ 中微子的發現歷程

中微子的發現來自19世紀末20世紀初對放射性的研究。研究者發現，在量子世界中，能量的吸收和發射是不連續的。不僅原子的光譜是不連續的，而且原子核中放出的阿爾法射線和伽馬射線也是不連續的。這是由於原子核在不同能級間躍遷時釋放的，是符合量子世界的規律的。奇怪的是，物質在β衰變過程中釋放出的由電子組成的β射線的能譜卻是連續的，而且電子只帶走了總能量的一部分，還有一部分能量失蹤了。物理學上著名的哥本哈根學派領袖尼爾斯·玻爾據此認為，β衰變過程中能量守恆定律失效。
1930年，奧地利物理學家泡利提出了一個假說，認為在β衰變過程中，除了電子之外，同時還有一種靜止質量為零、電中性、與光子有所不同的新粒子放射出去，帶走了另一部分能量，因此出現了能量虧損。這種粒子與物質的相互作用極弱，以至儀器很難探測得到。未知粒子、電子和反沖核的能量總和是一個確定值，能量守恆仍然成立，只是這種未知粒子與電子之間能量分配比例可以變化而已。1931年春，國際核物理會議在羅馬召開，與會者中有海森堡、泡利、居里夫人等，泡利在會上提出了這一理論。當時泡利將這種粒子命名為「中子」，最初他以為這種粒子原來就存在於原子核中，1931年，泡利在美國物理學會的一場討論會中提出，這種粒子不是原來就存在於原子核中，而是衰變產生的。泡利預言的這個竊走能量的「小偷」就是中微子。1932年真正的中子被發現後，義大利物理學家費米將泡利的「中子」正名為「中微子」。
1933年，義大利物理學家費米提出了β衰變的定量理論，指出自然界中除了已知的引力和電磁力以外，還有第三種相互作用—弱相互作用。β衰變就是核內一個中子通過弱相互作用衰變成一個電子、一個質子和一個中微子。他的理論定量地描述了β射線能譜連續和β衰變半衰期的規律，β能譜連續之謎終於解開了。
美國物理學家柯萬（Cowan）和萊因斯（Reines）等第一次通過實驗直接探測到了中微子 。他們的實驗實際上探測的是核反應堆β衰變發射的電子和反中微子，該電子反中微子與氫原子核（即質子）發生反β衰變，在探測器里形成有特定強度和時間關聯的快、慢信號，從而實現對中微子的觀測。他們的發現於1995年獲得諾貝爾物理學獎 。
1956年，美國萊因斯和柯萬在實驗中直接觀測到中微子，萊因斯獲1995年諾貝爾獎。
1962年，美國萊德曼，舒瓦茨，斯坦伯格發現第二種中微子——μ中微子，獲1988年諾貝爾獎。
1968年，美國戴維斯發現太陽中微子失蹤，獲2002年諾貝爾獎。
1985年，日本神崗實驗和美國IMB實驗發現大氣中微子反常現象。
1987年，日本神崗實驗和美國IMB實驗觀測到超新星中微子。日本小柴昌俊獲2002年諾貝爾獎。
1989年，歐洲核子研究中心證明存在且只存在三種中微子。
1995年，美國LSND實驗發現可能存在第四種中微子——惰性中微子。
1998年，日本超級神崗實驗以確鑿證據發現中微子振盪現象。日本梶田隆章獲2015年諾貝爾獎。
2000年，美國費米實驗室發現第三種中微子，τ中微子。
2001年，加拿大SNO實驗證實失蹤的太陽中微子轉換成了其它中微子。最早提出建設思路的是華裔物理學家陳華生博士Herbert H. Chen（美國普林斯頓大學理論物理博士學位，加州大學歐文分校物理學家） 。加拿大阿瑟·麥克唐納獲2015年諾貝爾獎。
2002年，日本KamLAND實驗用反應堆證實太陽中微子振盪。
2003年，日本K2K實驗用加速器證實大氣中微子振盪。
2006年，美國MINOS實驗進一步用加速器證實大氣中微子振盪。
2007年，美國費米實驗室MiniBooNE實驗否定了LSND實驗的結果。 粒子物理的研究結果表明，構成物質世界的最基本的粒子有12種，包括了6種誇克（上、下、奇、粲、底、頂，每種誇克有三種色，還有以上所述誇克的反誇克），3種帶電輕子（電子、μ子和τ子）和3種中微子（電子中微子，μ中微子和τ中微子）而每一種中微子都有與其相對應的反物質。中微子是1930年奧地利物理學家泡利為了解釋β衰變中能量似乎不守恆而提出的，1933年正式命名為中微子，1956年才被觀測到。
中微子 是一種基本粒子，不帶電，質量極小，與其他物質的相互作用十分微弱，在自然界廣泛存在。太陽內部核反應產生大量中微子，每秒鍾通過我們眼睛的中微子數以十億計。

Ⅲ 中微子能構成物質么

1. 中微子簡介

中微子是組成自然界的最基本的粒子之一，常用符號ν表示。中微子不帶電，自旋為1/2，質量非常輕（小於電子的百萬分之一），以接近光速運動。

粒子物理的研究結果表明，構成物質世界的最基本的粒子有12種，包括6種誇克（上、下、奇異、粲、底、頂），3種帶電輕子（電子、繆子和陶子）和3種中微子（電子中微子，繆中微子和陶中微子）。中微子是1930年德國物理學家泡利為了解釋貝塔衰變中能量似乎不守恆而提出的，五十年代才被實驗觀測到。

中微子只參與非常微弱的弱相互作用，具有最強的穿透力。穿越地球直徑那麼厚的物質，在100億個中微子中只有一個會與物質發生反應，因此中微子的檢測非常困難。正因為如此，在所有的基本粒子，人們對中微子了解最晚，也最少。實際上，大多數粒子物理和核物理過程都伴隨著中微子的產生，例如核反應堆發電（核裂變）、太陽發光（核聚變）、天然放射性（貝塔衰變）、超新星爆發、宇宙射線等等。宇宙中充斥著大量的中微子，大部分為宇宙大爆炸的殘留，大約為每立方厘米100個。

1998年，日本超級神崗實驗以確鑿的證據發現了中微子振盪現象，即一種中微子能夠轉換為另一種中微子。這間接證明了中微子具有微小的質量。此後，這一結果得到了許多實驗的證實。中微子振盪尚未完全研究清楚，它不僅在微觀世界最基本的規律中起著重要作用，而且與宇宙的起源與演化有關，例如宇宙中物質與反物質的不對稱很有可能是由中微子造成。

由於探測技術的提高，人們可以觀測到來自天體的中微子，導致了一種新的天文觀測手段的產生。美國正在南極洲冰層中建造一個立方公里大的中微子天文望遠鏡——冰立方。法國、義大利、俄羅斯也分別在地中海和貝加爾湖中建造中微子天文望遠鏡。KamLAND觀測到了來自地心的中微子，可以用來研究地球構造。

中微子有大量謎團尚未解開。首先它的質量尚未直接測到，大小未知；其次，它的反粒子是它自己還是另外一種粒子；第三，中微子振盪還有兩個參數未測到，而這兩個參數很可能與宇宙中反物質缺失之謎有關；第四，它有沒有磁矩；等等。因此，中微子成了粒子物理、天體物理、宇宙學、地球物理的交叉與熱點學科。

什麼是中微子？
中微子個頭小，不帶電，可自由穿過地球，幾乎不與任何物質發生作用，號稱宇宙間的「隱身人」。科學家觀測它頗費周折，從預言它的存在到發現它，用了10多年的時間。

要說中微子，就不得不提它的「老大哥」——原子基本組成之一的中子。中子在衰變成質子和電子（β衰變）時，能量會出現虧損。物理學上著名的哥本哈根學派鼻祖尼爾斯·玻爾據此認為，β衰變過程中能量守恆定律失效。

1931年春，國際核物理會議在羅馬召開，當時世界最頂尖的核物理學家匯聚一堂，其中有海森堡、泡利、居里夫人等。泡利在會上提出，β衰變過程中能量守恆定律仍然是正確的，能量虧損的原因是因為中子作為一種大質量的中性粒子在衰變過程中變成了質子、電子和一種質量小的中性粒子，正是這種小質量粒子將能量帶走了。泡利預言的這個竊走能量的「小偷」就是中微子。

2. 中微子簡史

1930年，德國科學家泡利預言中微子的存在。
1956年，美國萊因斯和柯萬在實驗中直接觀測到中微子，萊因斯獲1995年諾貝爾獎。
1962年，美國萊德曼，舒瓦茨，斯坦伯格發現第二種中微子——繆中微子，獲1988年諾貝爾獎。
1968年，美國戴維斯發現太陽中微子失蹤，獲2002年諾貝爾獎。
1985年，日本神崗實驗和美國IMB實驗發現大氣中微子反常現象。
1987年，日本神崗實驗和美國IMB實驗觀測到超新星中微子。日本小柴昌俊獲2002年諾貝爾獎。
1989年，歐洲核子研究中心證明存在且只存在三種中微子。
1995年，美國LSND實驗發現可能存在第四種中微子——隋性中微子。
1998年，日本超級神崗實驗以確鑿證據發現中微子振盪現象。
2000年，美國費米實驗室發現第三種中微子，陶中微子。
2001年，加拿大SNO實驗證實失蹤的太陽中微子轉換成了其它中微子。
2002年，日本KamLAND實驗用反應堆證實太陽中微子振盪。
2003年，日本K2K實驗用加速器證實大氣中微子振盪。
2006年，美國MINOS實驗進一步用加速器證實大氣中微子振盪。
2007年，美國費米實驗室MiniBooNE實驗否定了LSND實驗的結果。

3. 大亞灣反應堆中微子實驗

中微子是當前粒子物理、天體物理、宇宙學、地球物理的交叉前沿學科，本身性質也有大量謎團尚未解開。在這一領域，大部分成績均為日本和美國取得。1942年，我國科學家王淦昌提出利用軌道電子俘獲檢測中微子的可行方案，美國人艾倫成功地用這種方法證明了中微子的存在。80年代，中國原子能科學研究院進行了中微子靜止質量的測量，證明電子反中微子的靜止質量在30電子伏特以下。

中微子振盪研究的下一步發展，首先必須利用核反應堆精確測量中微子混合角theta13。位於中國深圳的大亞灣核電站具有得天獨厚的地理條件，是世界上進行這一測量的最佳地點。由中國科學院高能物理研究所領導的大亞灣反應堆中微子實驗於2006年正式啟動，聯合了國內十多家研究所和大學，美國十多家國家實驗室和大學，以及中國香港、中國台灣、俄羅斯、捷克的研究機構。實驗總投資約3億元人民幣，預期2010年建成。它的建成運行將使中國在中微子研究中占據重要的國際地位。

中微子具有質量，這是很早就提出過的物理概念。但是人類對於中微子的性質的研究還是非常有限的。我們至今不是非常確定地知道：幾種中微子是同一種實物粒子的不同表現，還是不同性質的幾種物質粒子，或者是同一種粒子組成的差別相當微小的具有不同質量的粒子。

我的看法是，可能幾種中微子還是同一種物質組成的具有不同能量狀態和質量的實物粒子，他們肯定地有質量。如果是這樣的話，中微子應該存在不同速度的多種能譜型，從零到最大能量容量都有存在。目前這方面的研究還相當有限，這也是中微子難以捉摸的性質所造成的。

An.Lee的看法可能更加激進一點，但可能是非常正確的。他認為，中微子就是由正負電子結合的產物。他歸納說：正負電子可組成為一正一負兩個自繞一組的穩定結構，也可以兩對正負電子組成四個一組具有相互傳遞纏繞的穩定結構，還可以組成為六個一組的具有立體空間相互纏繞的穩定結構。他認為，中微子的正負電子學說推導出中微子應當具有基本三種類型，這和我們實際中探測到的三種中微子（電子中微子、μ中微子和τ中微子）是完全一致的。他說，中微子的正負電子學說可以通過中微子相互碰撞和正負電子零速度下飄逸實驗來證實。他表示，物理學世界及其研究還要以正負電子作為基點來考慮才行。

按照這個思路，中微子的質量至少應當是三種情況，即兩倍電子的質量2me，4me，6me 中微子的質量可能關繫到宇宙平衡。宇宙中如果彌漫這種東西，而且是相對比較一致的，那麼我們的宇宙就是一個均衡態的宇宙。光的傳遞可能是需要中微子作用的，只是我們覺察不到。關於中微子磁性的研究可能是揭開「光傳遞是否需要依靠媒質」最為關鍵的問題。然而，中微子的性質決定了研究它的復雜性和十分艱難。

如果說世界上的所有物質都是由正負電子組成的，證實了這一點，也就意味著我們找到了組成一切物質的原點物質。這個物理模型確實非常有趣。如果他的這個理論是正確的話，那意味著物理學將發生最為本質的變革。

我們相信，隨著人類認識的深化，科學技術的發展，中微子之謎終究是會被攻破的。
編輯詞條
開放分類：
物理、基本粒子、核物理、宇宙學、粒子物理

參考資料：
1.大亞灣反應堆中微子實驗 http://dayabay.ihep.ac.cn/

貢獻者：
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本詞條在以下詞條中被提及：
超新星、引力坍縮、諾貝爾物理學獎、暗物質、白洞、宇宙大爆炸、弦論、歐洲核子中心、大爆炸宇宙論、貝塔粒子、物理宇宙學、中微子天文望遠鏡、誇克模型、核衰變、宇宙線、熱核聚變雙循環模式、雷蒙德·戴維斯、質子、中性粒子、萊德曼、馬丁·佩爾、威耳孫D．T．R．

Ⅳ 中微子的穿透力到底有多強有哪些科學依據

中微子的傳統的內飾非常強的，據說它可以穿透地球甚至是宇宙當中的一切物質，這是科學家經過多層實驗產生的結果。一說到中微子可能很多小夥伴都不知道這是個什麼東西，它產生地方就是在核聚變的時候，比如說在核電站反應堆就會產生很多的核反應，或者是一些天然的東西有放射性衰變，那麼它都能夠產生中微子。中微子是目前科學領域最神秘的東西，人們還不能夠將其牢牢的掌握，並且運用它做任何的事情，只是提出了這一個概念，因為在很多的反應當中都發現有能量失衡，但是卻計算不出來，很多科學家就猜想是中微子搗的亂，因為它能夠將能量攜帶出去不被人們發現，畢竟它可以穿透任何物質甚至是地球，接下來將會從不同的角度為大家好好講解一下關於中微子的一些事情。
對於這件事情，你要是有什麼更好的想法，歡迎寫在評論下方，我們一起討論吧。

Ⅳ 中微子的研究過程

1930年，奧地利物理學家泡利提出存在中微子的假設。1956年，柯溫（C.L.Cowan）和弗雷德里克·萊因斯利用核反應堆產物的β衰變產生反中微子，觀測到了中微子誘發的反應：
這是第一次從實驗上得到中微子存在的證據。
泡利的中微子假說和費米的β衰變理論雖然逐漸被人們接受，但終究還蒙上了一層迷霧：誰也沒有見到中微子。就連泡利本人也曾說過，中微子是永遠測不到的。在泡利提出中微子假說的時候，我國物理學家王淦昌正在德國柏林大學讀研究生，直到回國，他還一直關心著β衰變和檢驗中微子的實驗。1941年，王淦昌寫了一篇題為《關於探測中微子的一個建議》的文章，發表在次年美國的《物理評論》雜志上。1942年6月，該刊發表了美國物理學家艾倫根據王淦昌方案作的實驗結果，證實了中微子的存在，這是這一年中世界物理學界的一件大事。但當時的實驗不是非常成功，直到1952年，艾倫與羅德巴克合作，才第一次成功地完成了實驗，同一年，戴維斯也實現了王淦昌的建議，並最終證明中微子不是幾個而是一個。
在電子俘獲試驗證實了中微子的存在以後，進一步的工作就是測量中微子與質子相互作用引起的反應，直接探測中微子。由於中微子與物質相互作用極弱，這種實驗是非常困難的。直到1956年，這項實驗才由美國物理學家弗雷德里克·萊因斯完成。首先實驗需要一個強中微子源，核反應堆就是合適的源。這是由於核燃料吸收中子後會發生裂變，分裂成碎片時又放出中子，從而使其再次裂變。裂變碎片大多是β放射性的，反應堆中有大量裂變碎片，因此它不僅是強大的中子源，也是一個強大的中微子源。因為中微子反應幾率很小，要求用大量的靶核，萊因斯選用氫核（質子）作靶核，使用了兩個裝有氯化鎘溶液的容器，夾在三個液體閃爍計數器中。這種閃爍液體是是一種在射線下能發出熒光的液體，每來一個射線就發出一次熒光。由於中微子與構成原子核的質子碰撞時發出的明顯的頻閃很有特異性，從而證實了中微子的存在。為此，他與發現輕子的美國物理學家馬丁·珀爾分享了1995年諾貝爾物理學獎。
理論上講，中微子的假設非常成功，但要觀察它的存在卻非常困難。由於它的質量小又不帶電荷，與其它粒子間的相互作用非常弱，因而很難探測它的存在。1953年，美國洛斯阿拉莫斯科學實驗室的物理學家萊因斯和柯萬領導的物理學小組著手進行這種艱難的尋覓。1956年，他們在美國原子能委員會所屬的喬治亞州薩凡納河的一個大型裂變反應堆進行探測，終於探測到反中微子。
1962年又發現另一種反中微子。在泡利提出中微子假說以後，經過26年，人們才第一次捕捉到了中微子，也打破了泡利本人認為中微子永遠觀測不到的悲觀觀點。
中微子是哪一味？
每一種中微子都對應一種帶電的輕子——電子中微子對應電子，μ中微子對應μ子，同理，τ（希臘字母，普通話念「濤」）中微子對應τ子。
電子中微子
電子與原子相互作用，將能量一下子釋放出來，會照亮一個接近球形的區域。
μ中微子
μ子不像電子那樣擅長相互作用，它會在冰中穿行至少1千米，產生一個光錐。
τ中微子
τ子會迅速衰變，它的出現和消失會產生兩個光球，被稱為「雙爆」。 為了研究中微子的性質，各國建造了大量探測設施，比較著名的有日本神岡町的地下中微子探測裝置、義大利的「宏觀」、俄羅斯在貝加爾湖建造的水下中微子探測設施以及美國在南極地區建造的中微子觀測裝置。
1994年，美國威斯康星大學和加利福尼亞大學的科學家在南極冰原以下800米深處安裝輻射探測器，以觀測來自宇宙射線中的中微子。使用南極冰原作為探測器的安置場所，是因為冰不產生自然輻射，不會對探測效果產生影響。此外，把探測器埋到深處，是為了過濾掉宇宙中除了中微子之外的其他輻射。
宇宙中微子的產生有幾種方式。一種是原生的，在宇宙大爆炸產生，現在為溫度很低的宇宙背景中微子。第二種是超新星爆發巨型天體活動中，在引力坍縮過程中，由質子和電子合並成中子過程中產生出來的，SN1987A中微子就是這一類。第三種是在太陽這一類恆星上，通過輕核反應產生的十幾MeV以下的中微子。第四種是高能宇宙線粒子射到大氣層，與其中的原子核發生核反應，產生π、K介子，這些介子再衰變產生中微子，這種中微子叫「大氣中微子」。五是宇宙線中高能質子與宇宙微波背景輻射的光子碰撞產生π介子，這個過程叫「光致π介子」， π介子衰變產生高能中微子，這種中微子能量極高。第六種是宇宙線高能質子打在星體雲或星際介質的原子核上產生核反應生成的介子衰變為中微子，特別在一些中子星、脈沖星等星體上可以產生這種中微子。第七種是地球上的物質自發或誘發裂變產物β衰變產生的中微子，這類中微子是很少的。
泡利提出中微子假說時，還不知道中微子有沒有質量，只知道即使有質量也是很小的，因為電子的最大能量與衰變時放出的總能量很接近，此時中微子帶走的能量就是它的靜止能量，只能是很小的。1998年6月，日本科學家宣布他們的超級神岡中微子探測裝置掌握了足夠的實驗證據說明中微子具有靜止質量，這一發現引起廣泛關注。來自24個國家的350多名高能物理學家雲集日本中部岐阜縣的小鎮神岡町，希望親眼目睹實驗過程。美國哈佛大學理論物理學家謝爾登·格拉休指出：「這是最近幾十年來粒子物理領域最重要的發現之一。」
超級神岡探測器主要用來研究太陽中微子。太陽是地球上所有生命的源泉，也是地球表面最主要的能量來源。事實 上，到達地球太陽光熱輻射總功率大約是170萬億千瓦，只佔太陽總輻射量的22億分之一。愛因斯坦相對論的質能關系式使人們了解了核能，而太陽正是靠著核反應才可以長期輻射出巨大能量，這就是太陽能源的來源。在太陽上質子聚變和其他一些輕核反應的過程中不僅釋放出能量，而且發射出中微子。人們利用電子學方法或者放射化學的方法探測中微子。1968年，戴維斯發現探測到的太陽中微子比標准太陽模型的計算值少得多。科學還無法解釋太陽中微子的失蹤之謎，也許是因為中微子還有許多我們不了解的性質。
這個探測裝置由來自日本和美國的約120名研究人員共同維護。他們在神岡町地下一公里深處廢棄的鋅礦坑中設置了一個巨大水池，裝有5萬噸水，周圍放置了1.3萬個光電倍增管探測器。當中微子通過這個水槽時，由於水中氫原子核的數目極其巨大，兩者發生撞擊的幾率相當高。碰撞發生時產生的光子被周圍的光電倍增管捕獲、放大，並通過轉換器變成數字信號送入計算機，供科學家們分析。
已經確認的有三種中微子：電子中微子、μ（繆子）中微子和τ（陶子）中微子。日本科學家設計的這個裝置主要是用來探測宇宙射線與地面上空20公里處的大氣層中各種粒子發生碰撞產生的繆子中微子。研究人員在6月12日出版的美國《科學》雜志上報告說，他們在535天的觀測中捕獲了256個從大氣層進入水槽的μ中微子，只有理論值的百分之六十；在實驗地背面的大氣層中產生、穿過地球來到觀測裝置的中微子有139個，只剩下理論值的一半。他們據此推斷，中微子在通過大氣和穿過地球時，一部分發生了振盪現象，即從一種形態轉為另一種，變為檢測不到的τ中微子。根據量子物理的法則，粒子之間的相互轉化只有在其具有靜止質量的情況下才有可能發生。其結論不言而喻：中微子具有靜止質量。研究人員指出，這個實驗結果在統計上的置信度達到百分之九十九點九九以上。
這個實驗不能給出中微子的准確質量，只能給出這兩種中微子的質量平均值之差－－大約是電子質量的一千萬分之一，這也是中微子質量的下限。中微子具有質量的意義卻不可忽視。一是如前所述，由於宇宙中中微子的數量極其巨大，其總質量也就非常驚人。二是在現有的量子物理框架中，科學家用假設沒有質量的中微子來解釋粒子的電弱作用；因此如果它有質量，目前在理論物理中最前沿的大統一理論模型（一種試圖把粒子間四種基本作用中的三種統一起來的理論）就需要重建。 從19世紀末的三大發現至今，已經過去了100年。在這一個世紀，科學技術飛速發展，人類對自然有了進一步的認識。但是仍有許多自然之謎等著人們去解決。其中牽動全局的問題是粒子物理的標准模型能否突破？如何突破？中微子正是有希望的突破口之一。
中微子是一門與粒子物理、核物理以及天體物理的基本問題息息相關的新興分支科學，人類已經認識了中微子的許多性質及運動、變化規律，但是仍有許多謎團尚未解開。中微子的質量問題到底是怎麼回事？中微子有沒有磁矩？有沒有右旋的中微子與左旋的反中微子？有沒有重中微子？太陽中微子的強度有沒有周期性變化？宇宙背景中微子怎樣探測？它在暗物質中占什麼地位？恆星內部、銀河系核心、超新星爆發過程、類星體、極遠處和極早期宇宙有什麼奧秘？ 這些謎正點是將微觀世界與宇觀世界聯系起來的重要環節。對中微子的研究不僅在高能物理和天體物理中具有重要意義，在我的日常生活中也有現實意義。人類認識客觀世界的目的是為了更自覺地改造世界。我們應充分利用在研究中微子物理的過程中發展起來的實驗技術和中間成果，使其轉化成生產力造福人類，而中微子本身也有可能在21世紀得到應用。 其中可能的應用之一就是中微子通訊。由於地球是球面，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，用高能加速器產生10億電子伏特的中微子穿過地球時只衰減千分之一，因此從南美洲可以使用中微子束穿過地球直接傳至北京。將中微子束加以調制，就可以使其包含有用信息，在地球上任意兩點進行通訊聯系，無需昂貴而復雜的衛星或微波站。
應用之二是中微子地球斷層掃描，即地層CT。中微子與物質相互作用截面隨中微子能量的提高而增加，用高能加速器產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產生局部小「地震」，類似於地震法勘探，可對深層地層也進行勘探，將地層一層一層地掃描。

Ⅵ 中微子到底是真是假

中微子看不見也摸不著，但真實存在

因為中微子不帶電，不受電磁力影響，質量近乎零，幾乎不受引力影響（且本引力本身極微弱，僅佔四大作用力的10^-40,根本抓不住中微子）也完全不參與強作用力,不受宇宙中主要粒子-強子影響,且又以幾乎光速運動,所以可以穿過世界上任何物體。

要探測中微子需將中微子探測器放在地底深處或南極冰層中,如此可以捕獲微量中微子

正反中微子-模型圖

圖中＋－號代表不可分割的最小正負電磁信息單位-量子比特（qubit）

（名物理學家約翰.惠勒John Wheeler曾有句名言:萬物源於比特 It from bit

量子信息研究興盛後,此概念升華為，萬物源於量子比特）

註：位元即比特

Ⅶ 何為中微子振盪，為什麼說中微子有質量呢

“每一次我們遇到困難的時候，我們應該感謝大自然母親，因為這意味著我們將要學到一些重要的知識。”——約翰·巴赫

中微子難以捕捉、無處不在的性質，讓它博得了“幽靈粒子”的稱號，人們首次在核反應中發現中微子以後，一直認為其為0質量粒子，但後來太陽中微子的消失之謎，也稱為太陽中微子振盪問題預示著標准模型預測的錯誤。今天我們就說下，何為中微子振盪？為什麼說中微子有質量呢？

當然，這要從我們頭頂的太陽說起

當我們仰望天空中那顆賦予生命的熾熱等離子球時，你可能會想，到底是什麼在驅動著太陽。

總結：中微子質量預示著新的物理學

直到21世紀初，薩德伯里中微子天文台(上圖)通過散射效應測量出了來自太陽的中微子通量總量，同時也測量出了來自太陽的電子中微子通量，並確定了34%的中微子是電子中微子，其餘的三分之二被分成了兩類。隨後，對大氣中微子的測量讓我們對中微子振盪有了更多的了解，而這些難以捉摸的粒子在太空中穿行時從一種類型轉換成另一種類型的能力，是對標准模型之外可能存在的新物理現象最有說服力的暗示之一。

為什麼中微子有質量？還有什麼新的基本粒子存在使這一切成為可能呢？這些是新的聖杯問題：這些問題將真正把粒子物理學帶入第三個千年，並最終超越標准模型。

Ⅷ 會變臉、能「隱形」，中微子是個「什麼鬼」

由俄羅斯富翁尤里·米爾納領銜資助的「科學突破獎」於2015年11月9日揭曉。中國科學院高能物理研究所王貽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？不妨跟著小編一起「霧里看花」！

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於地球斷層掃描，即「地層CT」。中微子與物質相互作用的截面會隨中微子能量的提高而增加，如果用高能加速器產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，可以產生局部小「地震」，人們利用此原理可對深層地層進行勘探，將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內部的放射性元素衰變數量，從而判定地球內部的演化模型；沒准它也可以告訴我們恆星以及遙遠的超新星內部的物理規律；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。

(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）

Ⅸ 中微子是神馬

中微子又譯作微中子，是輕子的一種，是組成自然界的最基本的粒子之一，常用符號ν表示。中微子不帶電，自旋為1/2，質量非常輕（小於電子的百萬分之一），以接近光速運動。2011年11月20日，科學家再次證明中微子速度超越光速。但歐洲核子研究中心表示在中微子速度超越光速這一結論被駁倒或者被證實前，還需要進行更多的實驗觀察和獨立測試。中微子只參與非常微弱的弱相互作用，具有最強的穿透力。穿越地球直徑那麼厚的物質，在100億個中微子中只有一個會與物質發生反應，因此中微子的檢測非常困難。正因為如此，在所有的基本粒子，人們對中微子了解最晚，也最少。實際上，大多數粒子物理和核物理過程都伴隨著中微子的產生，例如核反應堆發電（核裂變）、太陽發光（核聚變）、天然放射性（貝塔衰變）、超新星爆發、宇宙射線等等。宇宙中充斥著大量的中微子，大部分為宇宙大爆炸的殘留，大約為每立方厘米100個。1998年，日本超神岡（Super-Kamiokande
）實驗以確鑿的證據發現了中微子振盪現象，即一種中微子能夠轉換為另一種中微子。這間接證明了中微子具有微小的質量。此後，這一結果得到了許多實驗的證實。中微子振盪尚未完全研究清楚，它不僅在微觀世界最基本的規律中起著重要作用，而且與宇宙的起源與演化有關，例如宇宙中物質與反物質的不對稱很有可能是由中微子造成。
由於 中微子探測技術的提高，人們可以觀測到來自天體的中微子，導致了一種新的天文觀測手段的產生。美國正在南極洲冰層中建造一個立方公里大的中微子天文望遠鏡——冰立方。法國、義大利、俄羅斯也分別在地中海和貝加爾湖中建造中微子天文望遠鏡。KamLAND觀測到了來自地心的中微子，可以用來研究地球構造。
實驗發現中微子速度超過光速
一些歐洲科學家在實驗中發現，中微子速度超過光速。如果實驗結果經檢驗得以確認，阿爾伯特·愛因斯坦提出的經典理論相對論將受到挑戰。 光速約每秒30萬公里，愛因斯坦的相對論認為沒有任何物體的速度能夠超過光速，這成為現代物理學的重要基礎。如果真的證實這種超光速現象，其意義十分重大，整個物理學理論體系或許會因之重建。
中微子要比光子快60納秒（1納秒等於十億分之一秒）
義大利格蘭薩索國家實驗室「奧佩拉」項目研究人員使用一套裝置，接收730公里外歐洲核子研究中心發射的中微子束，發現中微子比光子提前60納秒（1納秒等於十億分之一秒）到達，即每秒鍾多「跑」6公里。
「我們感到震驚，」瑞士伯爾尼大學物理學家、「奧佩拉」項目發言人安東尼奧·伊拉蒂塔托說。
英國《自然》雜志網站22日報道這一發現。研究人員定於23日向歐洲核子研究中心提交報告。
中微子是一種基本粒子，不帶電，質量極小，幾乎不與其他物質作用，在自然界廣泛存在。太陽內部核反應產生大量中微子，每秒鍾通過我們眼睛的中微子數以十億計。
挑戰經典
相對論是現代物理學基礎理論之一，認為任何物質在真空中的速度無法超過光速。這一最新發現可能推翻愛因斯坦的經典理論。
歐洲核子研究中心理論物理學家約翰·埃利斯評價：「如果這一結果是事實，那的確非同凡響。」
法國物理學家皮埃爾·比內特呂告訴法國媒體，這是「革命性」發現，一旦獲得證實，「廣義相對論和狹義相對論都將打上問號」。他沒有參與這一項目，然而查閱過實驗數據。
比內特呂說，這項實驗中，中微子穿過各類物質，包括地殼，「這也許會減慢它們的速度，但絕不會增加它們的速度，讓它們超過光速」。
有待檢驗
這不是愛因斯坦的光速理論首次遭遇挑戰。2007年，美國費米國家實驗室研究人員取得類似實驗結果，但對實驗的精確性存疑。
「奧佩拉」項目發言人伊拉蒂塔托說，項目組充分相信實驗結果，繼而公開發表。「我們對實驗結果非常有信心。我們一遍又一遍檢查測量中所有可能出錯的地方，卻什麼也沒有發現。我們想請同行們獨立核查。」
這一項目使用一套復雜的電子和照相裝置，重1800噸，位於格蘭薩索國家實驗室地下1400米深處。
項目研究人員說，這套接收裝置與歐洲核子研究中心之間的距離精度為20厘米以內，測速精度為10納秒以內。過去兩年，他們觀測到超過1.6萬次「超光速」現象。依據這些數據，他們認定，實驗結果達到六西格瑪或六標准差，即確定正確。
歐洲核子研究中心物理學家埃利斯對這一結果仍心存疑慮。科學家先前研究1987a超新星發出的中微子脈沖。如果最新觀測結果適用於所有中微子，這顆超新星發出的中微子應比它發出的光提前數年到達地球。然而，觀測顯示，這些中微子僅早到數小時。「這難以符合『歐佩拉』項目觀測結果，」埃利斯說。
美國費米實驗室中微子項目專家阿爾方斯·韋伯認為，「歐佩拉」實驗「仍存在測量誤差可能」。費米實驗室女發言人珍妮·托馬斯說，「歐佩拉」項目結果公布前，費米實驗室研究人員就打算繼續做更多精確實驗，可能今後一年或兩年開始。
伊拉蒂塔托歡迎同行對實驗數據提出懷疑，同樣態度謹慎。他告訴路透社記者：「這一發現如此讓人吃驚，以至於眼下所有人都需要非常慎重。」
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物理學家解釋超光速中微子

北京時間10月18日消息，超光速中微子存在意味著愛因斯坦的推測是錯誤的。至少自從科研人員在義大利通過OPERA試驗提出中微子比我們認為的早到60納秒後，這就一直是一些非常受歡迎的新聞媒體喜歡談論的話題。對這一異常結果非常感興趣的科學家從此開始尋找更准確的答案。該消息宣布3周後，arxiv網站的預印版上粘貼出80多種解釋。雖然一些人提出新物理學的可能性，例如中微子在額外維中穿行，或者特定能量的中微子的運行速度比光更快，但是很多人為這項試驗提出創新性更少的解釋。
有關超光速的解釋，最早出現的一個反對理由來自一項天體物理學研究。1987年，一顆強大的超新星產生的大量光和中微子湧向地球。雖然中微子探測器觀察到這種微粒比光早到大約3小時，但是很有可能是這種超輕粒子先開始向地球方向飛來。中微子很難與物質產生互動，它相對比較容易從爆炸的恆星核里逃逸出來，而光子會被多種元素吸收並重新發射出來，它從恆星核里逃逸出來需要更長時間。如果OPERA試驗得出的結果與觀測結果一樣，科學家認為中微子應該比光早到超過4年時間。
其他科學家已經把這一超光速結果應用到採用標准物理模型的任務中，這種模型用來描述所有亞原子粒子以及它們之間的互動。據標准物理模型顯示，能量足夠高的中微子應該能夠通過被稱作科恩-格拉肖噴射（Cohen-Glashow emission）的過程產生虛擬電子對。正如諾貝爾獎得主格拉肖和他的同事們在一篇論文里的解釋，這些噴射物將會逐漸耗盡超光速中微子產生的能量，導致它們的運行速度放慢下來。
理論物理學家馬特-施特拉斯勒也在他的博客上說，標准物理模型的特性表明，要讓中微子的運行速度比光快，電子也要這樣。但是如果電子中微子以OPERA試驗提出的速度運行，那麼電子至少也應該比光速快十億分之一。很多試驗已經確定電子的理論極限，這很好地排除了上述假設。OPERA科研組利用GPS衛星精確測量探測器與歐洲粒子物理研究所的粒子束之間的730公里的距離，該研究所正是產生中微子的地方。然而根據狹義相對論，如果兩名觀察員向彼此靠近，將會得出略微不同的結論。
由於衛星是在圍繞地球運行，中微子源和探測器的位置會不斷發生變化。據該論文說，衛星運動會導致64納秒的誤差，幾乎與OPERA科研組的觀察結果接近。最終，物理學界還需要花費大量時間，並獲得大量學術知識，才能為該科研組得出的結果提供真正的解釋。在此之前，激烈的爭論可能會一直持續下去。