幽灵粒子即中微子,十分神秘。虽微小,却能穿透地球。从太阳发出的中微子,8分钟即抵达地球。每10亿中微子中,只有1个与地球原子发生作用,其余顺利穿越地球,返回宇宙。

中微子被视为宇宙中的幽灵,科学家们难以捕捉到它。在20世纪初研究放射性物质时,发现原子核放出电子(或正电子)时,带走了能量。然而,损失的能量多于带走的,就如钱包里的钱被窃取一样,能量丢失也是一种失窃。物理学家认为,无论能量如何丢失、丢失到哪里,都是个严重问题。根据能量守恒定律,能量不应该丢失,若确实丢失了,将威胁到能量守恒定律的准确性,可能会导致多个物理学理论的崩溃。

事关重大,一定要侦破失窃案,查明能量是怎么丢失的,是哪个小偷窃走的。1931年,奥地利物理学家泡利指出放射性物质的β射线中存在未知粒子,称之为中微子,是“小偷”带走能量。费米赞同并正式命名为中微子,这一观点备受推崇。当年,科学家发现基本粒子极少,对中微子理论多持怀疑态度,认为只是为了保持能量守恒定律,保护物理理论完整性。中微子如幽灵般难以捉摸,其捕捉工作相当困难。作为中性粒子,中微子不带电,不与电磁力相互作用,行踪难寻,速度接近光速,穿透力强。从假设到捕捉,历时25年。

1942年,中国科学家王淦昌提出《探测中微子的建议》,展望了一种探测方法。尽管当时年轻有为,他的建议却为一位美国科学家所采纳。经实验证实,丢失的能量确实被中微子带走。经过长时间的探索,1956年,美国科学家柯文和莱因斯宣布成功捕捉到中微子,他们利用一个大型探测器埋在核反应堆下方深处,最终检测到来自核反应堆的中微子束。数十年后,科学家在宇宙空间捕捉到了中微子。他们建造了直径为6米的大桶,埋入深藏的金矿中,构成了一座“中微子望远镜”,成功捕捉到了这些中微子。尽管神秘的中微子现身了,但科学家仍未完全揭示其真相,留下了一些新的难解之谜。


1987年,天文学家发现一颗超新星爆炸,释放出大量中微子,其中一部分穿越宇宙抵达地球。科学家们运用仪器进行观测,结果各异:有人称中微子质量存在,有人认为极微小几乎可忽略,还有人坚称质量为零。中微子微小轻盈,或无质量,成为科学界谜团。物理学家与天文学家同样关注此谜。星系团的形成依靠强大引力,否则将散开而不聚集。这个强大的引力从哪儿来?大家都认为来自星系的质量。可是,仔细计算一下,问题又来了:星系的总质量不足以提供那么强大的引力,最多只能提供20%,短缺的质量达到80%。