幽靈粒子即中微子,十分神秘。雖微小,卻能穿透地球。從太陽發(fā)出的中微子,8分鐘即抵達地球。每10億中微子中,只有1個與地球原子發(fā)生作用,其余順利穿越地球,返回宇宙。

中微子被視為宇宙中的幽靈,科學(xué)家們難以捕捉到它。在20世紀(jì)初研究放射性物質(zhì)時,發(fā)現(xiàn)原子核放出電子(或正電子)時,帶走了能量。然而,損失的能量多于帶走的,就如錢包里的錢被竊取一樣,能量丟失也是一種失竊。物理學(xué)家認為,無論能量如何丟失、丟失到哪里,都是個嚴(yán)重問題。根據(jù)能量守恒定律,能量不應(yīng)該丟失,若確實丟失了,將威脅到能量守恒定律的準(zhǔn)確性,可能會導(dǎo)致多個物理學(xué)理論的崩潰。
事關(guān)重大,一定要偵破失竊案,查明能量是怎么丟失的,是哪個小偷竊走的。1931年,奧地利物理學(xué)家泡利指出放射性物質(zhì)的β射線中存在未知粒子,稱之為中微子,是“小偷”帶走能量。費米贊同并正式命名為中微子,這一觀點備受推崇。當(dāng)年,科學(xué)家發(fā)現(xiàn)基本粒子極少,對中微子理論多持懷疑態(tài)度,認為只是為了保持能量守恒定律,保護物理理論完整性。中微子如幽靈般難以捉摸,其捕捉工作相當(dāng)困難。作為中性粒子,中微子不帶電,不與電磁力相互作用,行蹤難尋,速度接近光速,穿透力強。從假設(shè)到捕捉,歷時25年。

1942年,中國科學(xué)家王淦昌提出《探測中微子的建議》,展望了一種探測方法。盡管當(dāng)時年輕有為,他的建議卻為一位美國科學(xué)家所采納。經(jīng)實驗證實,丟失的能量確實被中微子帶走。經(jīng)過長時間的探索,1956年,美國科學(xué)家柯文和萊因斯宣布成功捕捉到中微子,他們利用一個大型探測器埋在核反應(yīng)堆下方深處,最終檢測到來自核反應(yīng)堆的中微子束。數(shù)十年后,科學(xué)家在宇宙空間捕捉到了中微子。他們建造了直徑為6米的大桶,埋入深藏的金礦中,構(gòu)成了一座“中微子望遠鏡”,成功捕捉到了這些中微子。盡管神秘的中微子現(xiàn)身了,但科學(xué)家仍未完全揭示其真相,留下了一些新的難解之謎。

1987年,天文學(xué)家發(fā)現(xiàn)一顆超新星爆炸,釋放出大量中微子,其中一部分穿越宇宙抵達地球。科學(xué)家們運用儀器進行觀測,結(jié)果各異:有人稱中微子質(zhì)量存在,有人認為極微小幾乎可忽略,還有人堅稱質(zhì)量為零。中微子微小輕盈,或無質(zhì)量,成為科學(xué)界謎團。物理學(xué)家與天文學(xué)家同樣關(guān)注此謎。星系團的形成依靠強大引力,否則將散開而不聚集。這個強大的引力從哪兒來?大家都認為來自星系的質(zhì)量。可是,仔細計算一下,問題又來了:星系的總質(zhì)量不足以提供那么強大的引力,最多只能提供20%,短缺的質(zhì)量達到80%。