基本粒子大全，最下面一行左邊三種就是中微子

中微子是已知的不可再分的基本粒子之一，其余基本粒子是原子內部的夸克、膠子、電子、W/Z玻色子、光子等，中微子基本上不與這些粒子發生作用，也不與這些基本粒子組成的質子、中子、原子發生作用。中微子的研究是當前粒子物理、天體物理、宇宙學、地球物理的交叉前沿學科，有大量謎團尚未解開。從上世紀八十年代開始，目前已經有四位研究中微子的科學家獲得了諾貝爾物理學獎。

三種中微子是可以互相轉化的

中微子是自旋1/2且不帶電荷的一種費米子，中微子不帶電且質量極小，其中電中微子質量比電子小的多，約百萬分之一左右，其速度略低于光速，與其他物質的相互作用十分微弱。目前已經發現3種中微子，分別是電子中微子Ve、繆中微子Vμ、以及陶中微子Vτ，并且每一種類型都有一個反粒子，即反中微子。我們就發現太陽釋放出來的電子中微子Ve是理論估計值的1/3，這就說明有2/3的電子中微子Ve不知去向了，原因是是電子中微子在飛行的過程中，不停地在變換，一會變成繆子中微子Vμ，一會變成陶子中微子Vτ，因此我們檢測到的電子中微子Ve變少了，這一點類似于不同夸克之間的味變，上述實驗說明三種中微子是可以來回相互轉變的。

來自太陽核聚變產生的中微子

中微子在自然界廣泛存在，其來源主要是宇宙中的恒星聚變產生的輻射。比如太陽內部核反應產生大量中微子，通過輻射到達地球，我們的身體每時每刻，每秒鐘都有來自太陽的約1000萬億個中微子穿越身體，我們毫無感覺，中微子穿越地球甚至大型恒星都毫不費力，其原因就是中微子根本不與任何物質發生作用。

該實驗已經被科學家證實，簡單地說就是在地球相對的南北半球兩側同時放置探測器，如果均檢測到來自宇宙的陶中微子Vτ，說明其確實穿越了地球。

自然界中的中子衰變產生中微子

中微子另外一個來源就是來自原子核內的弱力衰變。中微子只參與弱力作用，粒子間的各種弱相互作用都會產生中微子，當一個質子變成一個中子時，必定伴隨產生一個電子中微子；而中子β衰變時，當一個中子變成一個質子時，必定同時要產生一個電子和中微子：中子→質子 + 電子e + 中微子Ve。

中微子被認為不參與強力作用、電磁力作用和萬有引力作用，就是說上述三種作用對中微子幾乎沒有任何影響。由于弱相互作用的范圍很小，因此中微子可以幾乎不受阻礙地穿過物質。太陽產生的中微子能量為幾個MeV（百萬電子伏），大約需要一光年（10萬億公里）的鉛才能將其擋住一半。因此探測中微子是非常困難的，需要很大的探測器或非常高的人工束流。

粒子左旋和右旋，直線箭頭代表粒子運動方向，旋轉箭頭代表粒子的旋轉方向

中微子都是左旋（或稱左手性），沒有右旋（或稱右手性）中微子，而反中微子都是右旋，沒有左旋反中微子。這就是宇稱不守恒，相當于粒子照鏡子不能鏡像對稱。按照量子場論和弱電統一理論，所有的粒子獲得質量的方式都是通過與希格斯場耦合獲得的，這些粒子在于希格斯粒子的碰撞中獲得了質量，而中微子卻不能通過希格斯機制獲得質量。一個粒子想要獲得質量，它就必須與希格斯場耦合，而與希格斯場耦合的條件就是必須既有左旋的波函數又有右旋的波函數，而產生質量的希格斯粒子就是有左右兩個旋向。但是我們發現中微子只有左旋，少了右旋，所以這個耦合就無法正常進行，因此中微子沒辦法通過希格斯機制獲得質量。

中微子的蹺蹺板理論，輕的代表已發現的很輕的中微子，重的代表未發現的較重的惰性中微子

為了解釋中微子質量來源和為什么它具有很小的質量，很多研究中微子的科學家，都比較相信一種叫“蹺蹺板機制”的理論，而且還建立了數學模型。在這個理論中，引入了很重的尚未發現的中微子。我們現在知道，可見的物質只占宇宙總能量的5%，暗物質占27%，其他都是暗能量，但暗物質粒子和暗能量還沒有被找到。如果存在很重的中微子，就很可能是暗物質的組成成分；也有科學家認為其質量稍微輕一點，但比常規的三種中微子重的惰性中微子，也可能是所謂的“溫暗物質”。

“蹺蹺板機制”就像圖中這個蹺蹺板：輕的一端是觀察到的中微子，重的一端是假設的中微子。這兩種粒子的量子態是混合的，這意味著一個粒子可能會振蕩到另一種粒子中。這種混合導致兩個參與者的質量之間呈反比關系：假設的粒子越重，觀察到的中微子越輕。因此，尚未發現的這種較重的惰性中微子，已經成為暗物質的重要“候選人“之一。

我國自主研發的大亞灣中微子探測器

中微子不與其它粒子作用，也不與除了弱力場外的其它能量場耦合，具有特立獨行的個性。而且中微子極難檢測到，我們想到的辦法是將中微子探測裝置埋在了地層深處，一般深達1000米以上。在這種深處，一般帶電粒子早就會與其他物質發生反應，其他的宇宙輻射就完全過濾掉了，而中微子可以任意穿越地球，因此再深對它都毫無影響。即便如此，檢測到中微子的概率也為一百億分之一。

可能有人會說，中微子與構成生命的原子核沒有什么關系，研究這些用途不大。這種想法目前階段看可能是對的，但是如果中微子真的是暗物質粒子的話，目前的研究就非常有意義。因為早就有科學家設想將暗物質和暗能量轉化成我們可以利用的能量，這樣我們不僅可以利用暗能量為宇宙飛船進行加速，還可以利用暗物質和暗能量在外行星比如火星建立人類居住區，甚至可以將其直接用于地球以緩解能源緊張的問題。

虎丘云巖寺古塔，世界第二高斜塔

相信隨著科學技術的不斷進步，人類有可能發現右旋中微子，那么“蹺蹺板機制”理論可能會失效，而經典的希格斯場機制會重新詮釋中微子的質量來源，畢竟希格斯理論被認為是適用于整個宇宙的。科學研究就是這樣，對于未知領域先不斷的去做理論假設，然后不斷的通過實驗去否定，然后再次重新假設，如此循環，直到找到正確的理論。

西湖斷橋，荷花盛開