探索中微子之谜

中微子概念的提出

1930年，奥地利物理学家沃尔夫冈·泡利（Wolfgang  Pauli）提出β衰变的假说，指出衰变过程中会释放出一种可以带走能量的微小中性粒子。1933年，意大利物理学家恩利克·费米（Enrico Fermi）提出β衰变理论，首次将这种中性粒子命名为“中微子（Neutrino）”。

中微子的发现

1956年7月20日，美国的弗莱德里克·莱因斯（Frederich Reines）和克莱德·柯恩（Clyde Cowan）等人利用核燃料裂变中的β衰变成功地捕抓到电子中微子，首次实现中微子的实验室观测，莱因斯因此获得1995年诺贝尔物理学奖（当时柯恩已故去）。

1962年，美国物理学家利昂·莱德曼（Leon  Lederman）、梅尔文·施瓦茨（Melvin Schwartz）、杰克·斯坦伯格（Jack Steinberger）因发现第二种μ中微子获得1988年诺贝尔物理学奖。1989年，欧洲核子研究中心（CERN）通过Z0衰变截面的测量，证明只存在μ中微子，电子中微子和τ中微子这3种中微子。最后一种中微子——τ中微子直到2001年才被美国费米实验室的DONUT实验发现。

中微子振荡，解开中微子“失踪”之谜

美国物理学家雷蒙德·戴维斯（Raymond Davis）于1968年主导的探测装置发现“太阳中微子失踪”事件，且在1987年大麦哲伦星云的超新星1987A大爆发中，由日本物理学家小柴昌俊（Masatoshi Koshiba）于1982年主导的探测器几乎同时观测到超新星中微子，为此两人获得2002年诺贝尔物理学奖。

2001年，加拿大物理学家阿瑟·麦克唐纳（Arthur McDonald）利用重水探测器发现了中微子振荡的证据。2008年，日本物理学家梶田隆章（Kajita Takaaki）用超级神冈探测器验证了大气中微子也会发生振荡现象。他们找到了“失踪”的中微子，发现了它们“变脸”的秘密，并以此证实中微子有质量，为中微子理论模型的研究奠定了基础，两人因此获得2015年诺贝尔物理学奖。

中国科学家的贡献

中国科学家在中微子振荡研究领域也取得了国际瞩目的成绩。2012年，大亚湾中微子实验发现了一种新的中微子振荡，并测量到其振荡概率为9.2%。王贻芳领导的大亚湾反应堆中微子国际实验团队获得“基础物理学突破奖”，这也是中国科学家首次获得该奖项。该成果入选美国《科学》杂志公布的2012年度十大科学突破。

当前，中微子研究已是基本粒子物理学、天体物理学和宇宙学最前沿的热点。在未来，中微子性质（质量、振荡参数和磁矩测量及结构分析等）的研究将会产生重大的结果，这些结果在通讯、能源、天文观测和地质测量等领域将会产生非常重要的影响。

中微子的发现，若干年后，或许和牛顿发现万有引力、法拉第发现电磁感应、普朗克发现能量子一样，将改变世界，未来可期……

科学小讲堂

中微子（Neutrino）：也叫微中子，是轻子的一种，是组成自然界的最基本的粒子之一，常用符号ν表示，是一种不带电、质量极其微小的基本粒子。

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