高能中微子实验装置有什么

❶ 微子达到超光速会如何，真的能做到超越光速吗

曾经意大利格兰萨索国家实验室下属的一个名为“OPERA”的实验装置，接收到来自欧洲核子研究中心的中微子。经测算，中微子在跑过这段732公里距离所用的时间，比光还快了60纳秒（1纳秒等于十亿分之一秒）。

这一结果给科学界带来了巨大困惑，因为这与爱因斯坦狭义相对论中光速是宇宙速度的极限，没有任何物质的速度可以超越光速的理论相悖。正在学术界将信将疑之际，欧洲核子研究中心优化了实验方案并开始复核中微子超光速实验，最终认为“新的测量方法没有改变最初的结论”。

为此各国科学机构和专家都对此采取慎之又慎的态度，并认为：从概率上来说，最大的可能性是这个实验本身有漏洞，只不过现在还没有被发现。为此，欧洲核子研究中心特地举办了一场网络发布会，详细说明实验的方法以及各种误差的估算，同时邀请其他的实验机构重复相同的实验，来作为此结果的验证。

今年2月，欧洲核子研究中心发现是连接GPS和电脑光纤的接头松动造成了中微子超光速的假象，但同时另一个与GPS信号同步的振荡器故障又可能导致实验结果低估中微子的速度。为此他们将在今年5月重新做试验进行检测。

诺贝尔奖获得者格拉肖发表论文说，如果中微子真的超了光速，那么它的能量会在地下飞行过程中损失，实验结果会自相矛盾。因此，当务之急是重复实验结果。

当然还有另一种观点，认为中微子可能具有特殊性质，这样相对论也是对的，这个实验结果也是对的。比如说，欧洲核子研究中心发出的中微子有可能振荡到一种惰性中微子，而惰性中微子可以在多维空间中“抄近路”，然后再振荡回普通中微子，这样看起来中微子就跑得比光快了。

也有人认为中微子的质量不是固定的，与暗能量有关联，会随环境变化，这样在飞行过程中看起来比光速快。诸如此类的理论很多，不过这些理论本身就需要大量实验来证实。

正当笔者行文至此，准备等待新的实验结果时，好消息传来了：据国外媒体报道，爱因斯坦可以安心了，因为最新的实验结果显示，之前有关中微子超光速的消息并不成立，也就是说光速仍旧是不可超越的。这条结果也平息了之前对于这一消息的诸多争论。

欧洲核子中心研究主管赛吉尔·波特鲁西在一份声明中表示：“现有证据开始表明OPERA的实验结果是不正确的。然而不管结果如何，OPERA小组完成了一次完美的科学实验，并将他们的实验结果公之于众，接受最严苛的审查，并欢迎其他科学家对此进行独立测量。”

❷ 中微子如何探测

探测中微子子方法不少，但是由于中微子发生反应的几率很小，因此需要较大的中微子通量和足够的反应介质才能有效地探测到中微子。
人类第一次探测到中微子，是1956年美国物理学家莱尼斯和科恩小组，利用萨瓦纳河工厂的反应堆,进行的一次实验。实验反应堆产生强大的中子流并伴有大量的β衰变，放射出电子和反中微子，反中微子轰击水中的质子，产生中子和正电子，当中子和正电子进入到探测器中的靶液时，中子被吸收,正电子与负电子湮灭，产生高能γ射线,从而来判定反应的产生。虽然反中微子通量高达每秒每平方厘米5×10的13次方个，但当时的探测记数每小时还不到3个。

位于日本岐阜县的超级神冈探测器是利用“切伦科夫辐射”来探测中微子的。超级神冈探测器的主体部分是一个建设在地下1000米深处的巨大水罐，盛有约5万吨高纯度水，罐的内壁则附着1.1万个光电倍增管，用来探测中微子穿过水中时发射出的切伦科夫光，从而捕捉到中微子的踪迹。
所谓切伦科夫辐射是指当带电粒子在介质中穿行时，其速度超过光在介质中的速度υ时就会发生切伦科夫辐射，发出切伦科夫光。
具体来说，当中微子束穿过水中时，与水原子核发生核反应，生成高能量的负μ子。由于负μ子在水中以0.99倍光速前进，超过了水中的光速（0.75倍光速），所以它在水中穿越六七米长的路径便会发生“切伦科夫效应”，辐射出所谓的“切伦科夫光”。这种光不但囊括了0.38-0.76微米范围内的所有连续分布的可见光，而且具有确定的方向性。因此，只要用高灵敏度的光电倍增列阵将“切伦科夫光”全部收集起来，也就探测到了中微子束。

而加拿大的萨德伯里中微子观测站位于地下2000米处，使用1000吨超纯重水，通过观察中微子与重水发生反应变成质子的过程，来探测抵达地球的太阳中微子数目。

❸ 谁偷走了核电站的中微子大亚湾新发现：也许算错了核反应

责任编辑：韩声江

在大亚湾核电站附近几百米的深山里，潜伏着世界上最好的中微子探测器。它本是用来确认中微子的第三种变身模式的，几年前已经完成任务。如今顺手取得另一项引人瞩目的成果——解释核反应堆为何产生那么少的中微子。

近日，大亚湾反应堆中微子实验的论文《大亚湾反应堆中微子流强和能谱的演化》在《物理评论快报》上发表，同时配发法国科学家法罗的文章《弄清反中微子反常》。最神秘的基本粒子中微子，又引起了人们的兴趣。

反应堆产生的中微子为啥不够多？

实验探测到的反应堆中微子数目总比理论模型预期的少，这就是近几年物理学家困惑的“反应堆中微子反常”现象。2011年发现，计算方法与实验结果相差了6%。

中科院高能物理所的曹俊研究员在博客中介绍说：大部分核反应堆使用铀235、铀238、钚239和钚241，中微子来自它们裂变产物的后续衰变，大约带走5%的能量。现在主要采用的模型，是20世纪80年代实验测得几种裂变材料释放的电子能谱后推出的中微子能谱。这种模型不符合实验结果。

之前物理学家倾向于所谓“惰性中微子”假说，即中微子变化成难以探查的形式。而大亚湾实验的新论文则给出了更简单的解释：我们对核燃料产生多少中微子的计算错了。

曹俊说：“反应堆一般以恒定的功率发电。每次裂变时，这4种同位素释放的能量都差不多，但释放的中微子数目和能量则不一样。因此，随着核燃料成分的演化，反应堆释放的中微子数目和能量分布将会发生变化。”

科学家监测了长时间周期内，大亚湾反应堆中4种同位素对能量的贡献比例。曹俊说：“大亚湾实验4年的运行积累了超过200万个中微子事例。利用这些数据，可以比较不同核燃料成分时的中微子数目，从而推算各个同位素的中微子产额。实验发现，核燃料中最主要的成分铀235产生的中微子数目与模型预期不一致，主流模型的预期比实际观测高了8%。而第二重要的成分钚239则与模型预期一致。”

曹俊说：“如果中微子反常是普通中微子振荡到惰性中微子所致，那么不同燃料成分应该具有相同比例的中微子缺失，因为中微子振荡与产生它的是铀还是钚无关。实验数据看上去不符合这项假设。”据此大亚湾实验的新结果认为，反应堆中微子反常很可能是铀235的中微子产额计算不正确，而不是有“惰性中微子”。

中微子的质量怎么就测不出？

虽然“反应堆中微子反常”现象似乎被破解了，但关于中微子仍有很多未解之谜。中微子是隐士，它很少跟别的粒子反应。捕获不易，所知甚少，就连它的质量至今都还没搞清楚。

起初很长一段时间，大家公认的基本粒子标准模型里，中微子是没有质量的。但戴维斯检测到太阳中微子，小柴昌俊发现超新星中微子时，都证明了中微子有质量。标准模型绽开一道裂口。

既然有质量，那么中微子的质量到底是多少？

中微子根据与外界作用方式不同，分3种味道——电子中微子、缪子中微子和陶子中微子。而中微子的质量和味道不能同时测准。

大亚湾实验测出了中微子的第三种振荡。

振荡的意思是中微子在奔跑时从一种味道变另一种味道，奔驰变宝马，宝马变奥迪，奥迪变奔驰。这意味着如果测“奔驰”中微子的质量，能得到3种不同结果，按照概率随机出现。

曹俊介绍，之前的中微子振荡实验研究只能测出中微子的质量平方差，不能给出绝对质量。现有的直接测量以及宇宙学测量只能说明中微子的质量不足电子质量的百万分之一。这些研究结果还不足以求得中微子的质量。

中微子绝对质量的测量，要通过中微子非振荡物理研究来得出结论。曹俊介绍，这种研究可以通过精确测量衰变的电子能量端点，或者测量无中微子双衰变（假如存在这类衰变的话），或者通过宇宙学测量。这样可以得到中微子质量的另一个关系式，结合上述已知的条件，就能解出3种中微子的质量。不过，无论哪种情况，要算出中微子的质量，都必须先知道中微子的质量顺序。

但目前中微子的质量顺序也还是一个谜，科学家知道中微子的3种质量状态不同，但是却并不知道哪个最重，哪个最轻。而我国正在建设中的江门中微子实验装置（JUNO）的目标就是找到中微子质量顺序的更多证据，希望未来它能帮我们解开中微子质量之谜。

中微子的反粒子就是它自己？

在科学家看来，中微子跟电子是近亲，只是不带电荷，这也让它免受宇宙间各种电荷作用的羁绊。

已知物质与反物质的区别是电荷，比如电子带一个负电荷，其反物质带一个正电荷，两者相撞会湮灭并放光。中微子不带电荷，那么中微子可能会是其自身的反粒子吗？如果中微子并非自己的反粒子，那么物质与反物质的区别就不止是电荷，也许是一种未知的对称性。

“无中微子双β衰变”实验或许可以照亮迷雾。该实验的理论基础是：两个中子同时衰变为质子，会产生两个电子及两个反中微子；如果中微子是其自身反粒子，产生的这两个反中微子就可以发生湮灭，从而只有电子从衰变中产生出来。

一些建设中的实验将搜寻“无中微子双β衰变”，例如加拿大SNO+实验、意大利的CUORE实验、美国位于废物隔离试验厂的EXO-200实验、美国矿井中的MAJORANA实验等。

暗物质候选人“惰性中微子”真存在？

在解释“反应堆中微子反常”现象时，科学家们猜想这种现象与“惰性中微子”有关。什么是惰性中微子？惰性中微子是否存在？

惰性中微子性情孤僻，不参加除引力之外的任何相互作用。天文学家曾经认为，宇宙中有引力效应却看不着的暗物质，或许就是中微子。但实验显示，中微子质量太微不足道了，不到电子质量的百万分之一，怕是担纲不起暗物质的量级。而假设中的惰性中微子足够重，是暗物质的“理想人选”。

超新星爆炸会射出大量中微子，如果惰性中微子存在，它的反作用力能够推动超新星残骸，而天文学家的确观察到了超新星残骸的加速；惰性中微子还可能衰变成X射线光子，有些天文台发现的X射线就暗示存在比电子重100倍的惰性中微子。

但现有证据还远远不足。为此，科学家们还要研究短距离运动的中微子。费米实验室的科学家们将利用3种探测器搜寻惰性中微子，包括短基线中微子探测器、MicroBooNE和ICARUS。意大利也将启动SOX实验搜寻惰性中微子。

（原标题：谁偷走了核电站的中微子 大亚湾新发现：也许我们算错了核反应）

文章转载于澎湃新闻

❹ 来自宇宙的“高能信号”，究竟告诉我们什么

这次的极高能中微子事件发生于2017年9月22日，它的能量约为290 TeV，远超以往的任何一次高能中微子的观测值。

很巧合的是，大约两周后，一些监测极高能光子的望远镜纷纷观测到，在这颗极高能中微子来源方向几十亿光年开外，一个超大质量黑洞导致的“耀变体”，亮度比平时增强了6倍左右。

这一事件在国内天文学界也引起发了广泛关注和热议。我们就此采访了国内相关领域的几位科学家，请他们谈了谈对于这次极高能中微子事件的看法——

本期科学家

曹俊：中国科学院高能物理所研究员，从事大亚湾反应堆中微子实验研究

陈学雷：中国科学院国家天文台研究员

张帆：北京师范大学天文系副教授并兼任美国西弗吉利亚大学助理教授

苟利军：中国科学院国家天文台研究员，中国科学院大学教授

这次的发现主要说明了什么？

曹俊：

自从1912年发现宇宙线以来，它的起源一直困扰着我们。对这些能量极其大的宇宙粒子，我们既不知道它们从哪儿来，也不知道什么机制能将它们加速到那么高的能量。南极的“冰立方”天文台就是为寻找宇宙线起源而建。它利用了中微子不带电，不受宇宙中磁场影响，能够直指源头的特点。

上世纪80年代晚期开始，Francis
Halzen提出在南极冰层下建立天文台。在90年代“阿曼达实验”、2000年代“阿曼达”二代的基础上，2010年建成了冰立方天文台，占地一立方公里。2013年找到了两个超高能中微子事件，后来又发现了更多事件，但似乎没什么规律，跟天上的哪个源都对不上。2016年有一些模糊的证据。这次终于找到了一个比较可靠的证据，证实巨大黑洞产生的喷流是超高能宇宙线粒子的源头之一。

张帆：

这次的研究不仅解开了高能中微子的源本身的谜团，伽马射线的协同观测也说明类星体可以把质子加速到很高的能量。

陈学雷：

在这项研究之前探测到的天体源中微子，主要包括宇宙线粒子与地球大气作用形成的中微子、太阳核反应产生的中微子，以及超新星爆发产生的中微子，还有一些不知道来源的中微子。而这次探测到的中微子能量极高，并可能来自黑洞。

苟利军：

这项研究首次确认了高能中微子的产生源头，所以非常重要，之前仅仅是探测到了太阳系之外的中微子，但是不知道是哪个天体产生的。

❺ 宇宙中来无影去无冬的幽灵粒子，是靠纯净水检测的吗

江门中微子实验（JUNO）于2015年1月开工建设。若顺利，明年年中，施工人员将开始在地下实验厅中组装巨大的球形探测器。这是中国最复杂的高能物理实验装置，预计2022年建成。与当前最好的国际同类设备相比，它的规模要大20倍，精度提高近一倍。

这么大的玻璃球，给工程建设带来了挑战。江门中微子实验项目组先后请来几个知名力学团队帮忙设计，并搭建了专门实验室，测试有机玻璃的力学性能和老化情况，还造了一个直径3米的小球来验证计算和测试是否准确。

❻ 高能粒子的实验

1930年，美国物理学家劳伦斯发明了回旋加速器，并因此获得了诺贝尔奖，但由于相对论效应，粒子的加速会使质量增大，从而只能使粒子获得几百keV的能量。
同步加速器的发明克服了这一缺点，美国费米实验室的质子同步加速器轨道半径为1km，利用超导磁场，可将质子加速到1TeV。
同步加速器产生的同步辐射进一步限制了粒子能量的增大，故近年来物理学家们又开始发展直线加速器，因为直线运动的粒子没有同步辐射。20世纪的最后几十年是对撞机的时代，弱点统一理论预言的中间玻色子也在对撞机中被发现。欧洲质子对撞机对撞能量已达14TeV，并且已经开始建造更大型的对撞机，希望能够找到与质量起源联系密切的希格斯玻色子。对撞机还可以利用两个重粒子的对撞模拟宇宙大爆炸。
电子感应加速器是一种利用感生电场来加速电子的新型加速器，同步加速器适合加速重粒子（如质子），但是很难加速电子，感应加速器克服了这一困难。如今感应加速器中产生的γ射线可以做光核反应研究，还可以用于工业无损、探伤和医疗等领域。先进的高能加速器和对撞机主要用于前沿科学，而低能加速器却已经广泛转为民用，在材料科学、固体物理、分子生物学、地理、考古等学科有重要应用。
被加速的粒子可以通过辐照改变材料的性质或者诱发植物基因的突变培育新品种，可以诊断并治疗肿瘤，还可以生产大量同位素，用于工、农业生产。当然，加速器只能加速带电粒子，现如今广泛应用的中子探伤技术、中子干涉测量技术、中子非弹性散射等所用的中子是由核反应堆中产生的。 在高能粒子物理散射实验中，仅仅有高能粒子还不够，还必须有先进的粒子探测器来收集信息。粒子探测器是利用粒子与物质的相互作用原理来产生信号的。带电粒子在物质中运动的主要能量损失是电离损失，通过测量单位路程的能量损失可以判别粒子的类型。
低能在物质中运动的主要能量损失是光电效应，其次较弱的因素还有康普敦散射、瑞利散射、布里渊散射、拉曼散射等，能量大于1MeV的光子能量损失主要原因是产生了正负电子对。高能电子入射到物质中时，由于突然减速，会产生高能轫致辐射，高能光子又会激发正负电子对……如此产生一连串的连锁反应，可以形成电磁簇射，簇射深度称为辐射长度，与粒子能量和介质密度有关，高能光子也可以形成簇射。
当带电粒子在介质中的速度大于介质中的光速时，会产生一种类似于声学中的“冲击波”一样的辐射，称为切连科夫辐射。切连科夫因为发现这种辐射而获得了诺贝尔奖。 高能粒子实验装置指的是用以发现高能粒子并研究和了解其特性的主要实验工具。高能物理实验需要三大条件：一是粒子源；其次是探测器，用以观察、记录各种高能粒子，大体上可以分成电探测器和径迹探测器两类；第三是用于信息获取和处理的核电子学系统。
径迹探测器包括云室、泡室等探测装置。在历史上，人们曾利用这类探测器在科学上得到重要成果。例如，1932年，C.D.安德森用云室发现了正电子。1960年，中国科学家王淦昌发现反西格马负超子所用的探测器就是24升丙烷泡室。但是，这类探测器已不属于现代的主要实验装置。
在同步加速器上进行高能物理实验，常使用前向谱仪。这是在束流前进方向上有目的地安排一系列电探测器，包括闪烁描迹器、多丝正比室、漂移室、契仑科夫计数器、全吸收量能器等探测装置。例如,用来发现J粒子的双臂谱仪就是一种前向谱仪。
在对撞机上进行高能物理实验时，所用谱仪的安排则另有特点。探测器在结构上应尽可能地从各方面包住对撞区，形成接近4π的立体角。例如，束流管道外包以漂移室,再包以闪烁计数器,外面再包以簇射计数器。簇射计数器外面有大型磁铁形成轴向磁场。磁铁外面包以μ子计数器等，形成多层叠套结构。中国正在兴建的第一台正负电子对撞机上所用的探测装置即属此类型。
所有这些探测高能粒子的实验装置，一般体积都在100～200米3以上，重量达数百吨。然而,其定位精度要求达到10-4米量级，定时精度达到10-10 秒量级,信号通道数达104～105,数据率到107位每秒量级，连续工作时间达103小时以上。因此,完成这样高指标的信息测量工作，必须拥有庞大、复杂、精密的核电子学系统。 利用这些相互作用原理，针对不同的要求，可以设计出不同类型和功能的粒子探测器。较早的有威尔逊云室，后来又发明了气泡室、乳胶室、多丝正比室、漂移室等，最后又发明了切连科夫探测器。
超级神冈中微子探测器是专门用来探测宇宙中最难束缚的幽灵：中微子的，探测器用了50500吨水作为切连科夫探测器，探测到的光（切连科夫辐射）输入计算机。实验结果证实了中微子振荡的存在，并且揭示了太阳中微子的失踪之谜。这些探测器配合粒子加速器可以用来探测多种粒子的轨迹、能量、类型等，它们是加速器的眼睛。
粒子物理实验所得到的粒子散射截面等数据，结合大爆炸宇宙学恰好可以解释宇宙中元素的组成和相对丰度。
137亿年前，宇宙诞生并开始膨胀，原始宇宙处于超高温和超高密度的状态，超高能光子激发出大量的粒子，光子们走不了几步就会与某个粒子（比如电子）碰撞，光根本透不出来，不得不与其它粒子形成了热平衡（平衡辐射又叫普朗克辐射）。

❼ 谁提出了一种实验验证中微子的方案

法国物理学家提出了一个实验方案，希望能搜寻到第四种中微子的“芳踪”。科学家们表示，如果实验证实第四种中微子确实存在，那么，不仅会给中微子科学带来巨大影响，也将改变人类对物质组成的根本理解。相关研究发表在最新一期的《物理评论快报》杂志上。
粒子物理学的标准模型认为，存在着三种类型的中微子：电子中微子、μ（缪）中微子和τ（陶）中微子。科学家们已探测到这三种中微子并观察到相互间的转化—中微子振荡。
早在上世纪90年代初期，美国洛斯阿拉莫斯国家实验室的液体闪烁中微子探测器（LSND）实验发现，一束反μ介子撞击一个目标时，反电子中微子振荡发生的速度比预期快。最近，法国原子能委员会（CEA）的物理学家们对核反应堆中反中微子的生成速度进行了重新计算，结果发现，该速度比预测值高3%，随后，他们对20多个反应堆中微子实验的结果进行了重新分析，发现了更多实验结果与预期不一致的情况。
科学家们认为，对这种偏差最简单的合理解释是存在着第四种类型的中微子，他们也推测出了其质量并认为它不会像其他中微子那样通过弱核力与物质发生反应，这使得它很难被探测到，甚至有科学家认为它可能是一种暗物质。
现在，CEA的迈克尔·克瑞贝尔等人设计了一个实验，希望能准确测试第四个中微子是否存在。
科学家们的设想是，让一个活度为1.85PBq的反电子中微子同位素源朝位于大型液体闪烁探测器（LLSD）中央的一个目标开火。随后，利用位于意大利格兰萨索国家实验室的巨型BOREXINO探测仪或位于日本“神冈矿”的KamLAND探测仪进行探测。
该反电子中微子同位素源将由一个辐射源—诸如铈核组成，为了获得准确的结果，实验可能历时一年。如果轰击实验产生了一个不反应的中微子，他们将测量一个独特的振荡信号以证实第四种中微子的存在。
目前他们面临的最大技术挑战是构建出一个反中微子源并建造一个厚厚的遮蔽材料来包裹它，实验也需要千吨级的探测器。

❽ 南极脉冲瞬态天线探测高能中微子，它的探测方式是什么

这是漂浮在表面35公里上空的神奇天线，旨在探测宇宙中高能中微子，其原理是高能中微子与南极冰原相互作用后发出的无线脉冲信号的阿斯卡林效应。它由32个无线天线阵列组成，高约5米，半径约3米，工作时由氦气带中的高空组成！高能粒子与致密介质相互作用时，如果以比光速更快的速度运动，就会产生具有各向异性电荷的二次离子。它的辐射可以被标准无线电天线检测到。冰的光速是23万公里/秒，所以中微子在冰中是超光速(不违反相对性)！

IceCube对ANITA不敏感，但提供高能中微子的大致方向。在对ICE立方体中约50个中微子事件进行分析后，研究小组推测是明亮的类星体发送的。为了证明这个想法，他们查阅了俄罗斯RATAN-600无线望远镜观测资料。类星体发现无线闪光火花就能检测到中微子。研究人员认为，类星体特别活跃时，会发生伽马射线爆炸和闪光火花，如果伽马射线与周围原子碰撞，还会触发中微子爆炸。中微子以接近光速的速度传播，所以它们几乎在无线电爆炸的同时到达地球。因此，我认为类星体的超质量黑洞是高能中微子的来源。

❾ 超微型中微子探测器取得巨大成功的意义是什么

现在，设在南极的一台大型中微子观测站正在对中微子进行监测，并希望能够借此回答有关宇宙的一些基本问题。近日，美国密歇根州立大学的科学家们在华盛顿召开的美国物理学会会议上报告了有关南极“冰立方”（IceCube）中微子观测站获得的最新观测结果。

他们的观测结果将有助于填补粒子物理学标准模型中的一项重要缺口，这项理论能够帮助解释宇宙中绝大部分基本粒子的行为。

全球各地大部分的中微子探测器都会使用巨大的水槽，里面灌满大量的高纯度水，四周则布满高性能探测器，用于捕捉中微子与水中氢或氧原子核迎头撞击时产生的微弱闪光信号。

❿ 中微子的研究过程

1930年，奥地利物理学家泡利提出存在中微子的假设。1956年，柯温（C.L.Cowan）和弗雷德里克·莱因斯利用核反应堆产物的β衰变产生反中微子，观测到了中微子诱发的反应：
这是第一次从实验上得到中微子存在的证据。
泡利的中微子假说和费米的β衰变理论虽然逐渐被人们接受，但终究还蒙上了一层迷雾：谁也没有见到中微子。就连泡利本人也曾说过，中微子是永远测不到的。在泡利提出中微子假说的时候，我国物理学家王淦昌正在德国柏林大学读研究生，直到回国，他还一直关心着β衰变和检验中微子的实验。1941年，王淦昌写了一篇题为《关于探测中微子的一个建议》的文章，发表在次年美国的《物理评论》杂志上。1942年6月，该刊发表了美国物理学家艾伦根据王淦昌方案作的实验结果，证实了中微子的存在，这是这一年中世界物理学界的一件大事。但当时的实验不是非常成功，直到1952年，艾伦与罗德巴克合作，才第一次成功地完成了实验，同一年，戴维斯也实现了王淦昌的建议，并最终证明中微子不是几个而是一个。
在电子俘获试验证实了中微子的存在以后，进一步的工作就是测量中微子与质子相互作用引起的反应，直接探测中微子。由于中微子与物质相互作用极弱，这种实验是非常困难的。直到1956年，这项实验才由美国物理学家弗雷德里克·莱因斯完成。首先实验需要一个强中微子源，核反应堆就是合适的源。这是由于核燃料吸收中子后会发生裂变，分裂成碎片时又放出中子，从而使其再次裂变。裂变碎片大多是β放射性的，反应堆中有大量裂变碎片，因此它不仅是强大的中子源，也是一个强大的中微子源。因为中微子反应几率很小，要求用大量的靶核，莱因斯选用氢核（质子）作靶核，使用了两个装有氯化镉溶液的容器，夹在三个液体闪烁计数器中。这种闪烁液体是是一种在射线下能发出荧光的液体，每来一个射线就发出一次荧光。由于中微子与构成原子核的质子碰撞时发出的明显的频闪很有特异性，从而证实了中微子的存在。为此，他与发现轻子的美国物理学家马丁·珀尔分享了1995年诺贝尔物理学奖。
理论上讲，中微子的假设非常成功，但要观察它的存在却非常困难。由于它的质量小又不带电荷，与其它粒子间的相互作用非常弱，因而很难探测它的存在。1953年，美国洛斯阿拉莫斯科学实验室的物理学家莱因斯和柯万领导的物理学小组着手进行这种艰难的寻觅。1956年，他们在美国原子能委员会所属的佐治亚州萨凡纳河的一个大型裂变反应堆进行探测，终于探测到反中微子。
1962年又发现另一种反中微子。在泡利提出中微子假说以后，经过26年，人们才第一次捕捉到了中微子，也打破了泡利本人认为中微子永远观测不到的悲观观点。
中微子是哪一味？
每一种中微子都对应一种带电的轻子——电子中微子对应电子，μ中微子对应μ子，同理，τ（希腊字母，普通话念“涛”）中微子对应τ子。
电子中微子
电子与原子相互作用，将能量一下子释放出来，会照亮一个接近球形的区域。
μ中微子
μ子不像电子那样擅长相互作用，它会在冰中穿行至少1千米，产生一个光锥。
τ中微子
τ子会迅速衰变，它的出现和消失会产生两个光球，被称为“双爆”。 为了研究中微子的性质，各国建造了大量探测设施，比较著名的有日本神冈町的地下中微子探测装置、意大利的“宏观”、俄罗斯在贝加尔湖建造的水下中微子探测设施以及美国在南极地区建造的中微子观测装置。
1994年，美国威斯康星大学和加利福尼亚大学的科学家在南极冰原以下800米深处安装辐射探测器，以观测来自宇宙射线中的中微子。使用南极冰原作为探测器的安置场所，是因为冰不产生自然辐射，不会对探测效果产生影响。此外，把探测器埋到深处，是为了过滤掉宇宙中除了中微子之外的其他辐射。
宇宙中微子的产生有几种方式。一种是原生的，在宇宙大爆炸产生，现在为温度很低的宇宙背景中微子。第二种是超新星爆发巨型天体活动中，在引力坍缩过程中，由质子和电子合并成中子过程中产生出来的，SN1987A中微子就是这一类。第三种是在太阳这一类恒星上，通过轻核反应产生的十几MeV以下的中微子。第四种是高能宇宙线粒子射到大气层，与其中的原子核发生核反应，产生π、K介子，这些介子再衰变产生中微子，这种中微子叫“大气中微子”。五是宇宙线中高能质子与宇宙微波背景辐射的光子碰撞产生π介子，这个过程叫“光致π介子”， π介子衰变产生高能中微子，这种中微子能量极高。第六种是宇宙线高能质子打在星体云或星际介质的原子核上产生核反应生成的介子衰变为中微子，特别在一些中子星、脉冲星等星体上可以产生这种中微子。第七种是地球上的物质自发或诱发裂变产物β衰变产生的中微子，这类中微子是很少的。
泡利提出中微子假说时，还不知道中微子有没有质量，只知道即使有质量也是很小的，因为电子的最大能量与衰变时放出的总能量很接近，此时中微子带走的能量就是它的静止能量，只能是很小的。1998年6月，日本科学家宣布他们的超级神冈中微子探测装置掌握了足够的实验证据说明中微子具有静止质量，这一发现引起广泛关注。来自24个国家的350多名高能物理学家云集日本中部岐阜县的小镇神冈町，希望亲眼目睹实验过程。美国哈佛大学理论物理学家谢尔登·格拉休指出：“这是最近几十年来粒子物理领域最重要的发现之一。”
超级神冈探测器主要用来研究太阳中微子。太阳是地球上所有生命的源泉，也是地球表面最主要的能量来源。事实 上，到达地球太阳光热辐射总功率大约是170万亿千瓦，只占太阳总辐射量的22亿分之一。爱因斯坦相对论的质能关系式使人们了解了核能，而太阳正是靠着核反应才可以长期辐射出巨大能量，这就是太阳能源的来源。在太阳上质子聚变和其他一些轻核反应的过程中不仅释放出能量，而且发射出中微子。人们利用电子学方法或者放射化学的方法探测中微子。1968年，戴维斯发现探测到的太阳中微子比标准太阳模型的计算值少得多。科学还无法解释太阳中微子的失踪之谜，也许是因为中微子还有许多我们不了解的性质。
这个探测装置由来自日本和美国的约120名研究人员共同维护。他们在神冈町地下一公里深处废弃的锌矿坑中设置了一个巨大水池，装有5万吨水，周围放置了1.3万个光电倍增管探测器。当中微子通过这个水槽时，由于水中氢原子核的数目极其巨大，两者发生撞击的几率相当高。碰撞发生时产生的光子被周围的光电倍增管捕获、放大，并通过转换器变成数字信号送入计算机，供科学家们分析。
已经确认的有三种中微子：电子中微子、μ（缪子）中微子和τ（陶子）中微子。日本科学家设计的这个装置主要是用来探测宇宙射线与地面上空20公里处的大气层中各种粒子发生碰撞产生的缪子中微子。研究人员在6月12日出版的美国《科学》杂志上报告说，他们在535天的观测中捕获了256个从大气层进入水槽的μ中微子，只有理论值的百分之六十；在实验地背面的大气层中产生、穿过地球来到观测装置的中微子有139个，只剩下理论值的一半。他们据此推断，中微子在通过大气和穿过地球时，一部分发生了振荡现象，即从一种形态转为另一种，变为检测不到的τ中微子。根据量子物理的法则，粒子之间的相互转化只有在其具有静止质量的情况下才有可能发生。其结论不言而喻：中微子具有静止质量。研究人员指出，这个实验结果在统计上的置信度达到百分之九十九点九九以上。
这个实验不能给出中微子的准确质量，只能给出这两种中微子的质量平均值之差－－大约是电子质量的一千万分之一，这也是中微子质量的下限。中微子具有质量的意义却不可忽视。一是如前所述，由于宇宙中中微子的数量极其巨大，其总质量也就非常惊人。二是在现有的量子物理框架中，科学家用假设没有质量的中微子来解释粒子的电弱作用；因此如果它有质量，目前在理论物理中最前沿的大统一理论模型（一种试图把粒子间四种基本作用中的三种统一起来的理论）就需要重建。 从19世纪末的三大发现至今，已经过去了100年。在这一个世纪，科学技术飞速发展，人类对自然有了进一步的认识。但是仍有许多自然之谜等着人们去解决。其中牵动全局的问题是粒子物理的标准模型能否突破？如何突破？中微子正是有希望的突破口之一。
中微子是一门与粒子物理、核物理以及天体物理的基本问题息息相关的新兴分支科学，人类已经认识了中微子的许多性质及运动、变化规律，但是仍有许多谜团尚未解开。中微子的质量问题到底是怎么回事？中微子有没有磁矩？有没有右旋的中微子与左旋的反中微子？有没有重中微子？太阳中微子的强度有没有周期性变化？宇宙背景中微子怎样探测？它在暗物质中占什么地位？恒星内部、银河系核心、超新星爆发过程、类星体、极远处和极早期宇宙有什么奥秘？ 这些谜正点是将微观世界与宇观世界联系起来的重要环节。对中微子的研究不仅在高能物理和天体物理中具有重要意义，在我的日常生活中也有现实意义。人类认识客观世界的目的是为了更自觉地改造世界。我们应充分利用在研究中微子物理的过程中发展起来的实验技术和中间成果，使其转化成生产力造福人类，而中微子本身也有可能在21世纪得到应用。 其中可能的应用之一就是中微子通讯。由于地球是球面，加上表面建筑物、地形的遮挡，电磁波长距离传送要通过通讯卫星和地面站。而中微子可以直透地球，它在穿过地球时损耗很小，用高能加速器产生10亿电子伏特的中微子穿过地球时只衰减千分之一，因此从南美洲可以使用中微子束穿过地球直接传至北京。将中微子束加以调制，就可以使其包含有用信息，在地球上任意两点进行通讯联系，无需昂贵而复杂的卫星或微波站。
应用之二是中微子地球断层扫描，即地层CT。中微子与物质相互作用截面随中微子能量的提高而增加，用高能加速器产生能量为一万亿电子伏以上的中微子束定向照射地层，与地层物质作用可以产生局部小“地震”，类似于地震法勘探，可对深层地层也进行勘探，将地层一层一层地扫描。