無微中子雙貝塔衰變（neutrinoless double beta decay）

在普通的貝塔衰變裡，原子核中的一個中子變成一個質子，吐出一個電子加一個反微中子。在少數特殊的原子核裡，這件事能一次發生兩遍，兩個中子一起轉化，放出兩個電子和兩個反微中子——這是一個罕見但已被確證的過程，叫雙微中子雙貝塔衰變。人們苦苦搜尋的，是一個更為罕見、從未被觀測到的版本：同樣的雙重轉化，但根本沒有微中子出來，只有那兩個電子。

微中子怎麼可能就這樣消失了？除非微中子是它自己的反粒子。那樣的話，本應從一次轉化中飛出的反微中子，就能被第二次轉化當作一個微中子吞掉，兩者在內部彼此抵消，只剩下兩個電子帶走全部能量。這樣一個事件會讓輕子數改變兩個單位，破壞輕子數守恆——這是在任何反應中都從未觀測到的事。它的特徵會清晰無誤：兩個電子的合計能量會精確地落在一個尖銳而可預言的數值上，而不像普通雙貝塔衰變那樣彌散開來。

這是物理學中最令人垂涎的測量之一。找到無微中子雙貝塔衰變，將證明微中子是馬約拉納粒子，表明輕子數並不守恆，並為微中子質量的絕對標度提供一個抓手。它甚至會支持這樣的理論：早期宇宙的物質-反物質失衡起源於微中子部門。一些實驗用上數百公斤特殊的同位素，深埋在地下以躲避宇宙線，正把上限不斷壓低，但迄今仍未出現得到確認的信號。