狄拉克微中子與馬約拉納微中子（Dirac vs Majorana neutrinos）

我們所知的其他每一種物質粒子都有一個涇渭分明的反粒子：電子有正電子，夸克有它的反夸克。可微中子因為不帶電荷，便引出了一種奇怪的可能性。也許微中子和反微中子根本不是兩樣東西，而是同一個粒子的兩副面孔。這是否屬實，是關於微中子最深刻的未解問題之一。

物理學家把它表述為兩種描述之間的抉擇。「狄拉克」微中子是尋常的情形：微中子和反微中子是真正不同的，就像電子那樣。「馬約拉納」微中子（以埃托雷·馬約拉納命名）則是奇異的情形，這個粒子是它自己的反粒子——把一個微中子的屬性翻轉過來去造它的反粒子，你得到的還是同一個東西。兩種圖像預言的日常行為完全一樣，因為差別只通過微中子那微小的質量才顯現出來，這使得用實驗把它們區分開來難如登天。

其中的利害關係很大。如果微中子是馬約拉納粒子，那麼輕子數就不是真正守恆的，而一種罕見的核過程——無微中子雙貝塔衰變——就應該會發生，這恰恰是實驗在搜尋的目標。馬約拉納的本性還會支持一個優雅的想法，即蹺蹺板機制，它解釋了微中子質量為何如此小得離譜，甚至可能成為「宇宙為何含有物質而非空無一物」這類理論的根基。迄今為止還沒有哪個實驗釐清這個問題；它仍是粒子物理學最大的未解之謎之一。