「哪個微中子？」有兩種問法
上一篇給我們留下了一個本該讓人覺得不可能的判決：太陽發出的電子微中子，有三分之二在趕來的途中失蹤了，而它們並沒有被吸收——它們是在*變成別的味*。要看清一個粒子怎麼能做到這件事，我們得放慢腳步，留意一樁我們多數人想都不想就默認了的事。當你給一個微中子貼標籤時，你其實可能在問兩個截然不同的問題，而大自然並不要求這兩個問題的答案彼此一致。
第一個問題是它是怎麼誕生的。在 β 衰變中與一個電子一同生成的微中子，按定義就是*電子微中子*；與一個 μ 子一同生成的，就是 *μ 子微中子*。這是味身份——它是弱相互作用唯一能看見的東西，也是偵測器實際測量到的東西。這三種微中子味，就是我們前幾篇裡認識的那些標籤。
第二個問題是它有多重。一個質量確定的粒子，是那種以確定而穩定的節奏穿行於空間的東西——它是天生的「旅行者」。我們就把這三個叫做*質量態*，按重量從輕到重，乾脆標作 1、2、3。振盪的全部秘密就在於此：味態和質量態，並不是同樣的三樣東西。 一個以確定的味誕生的微中子，*並沒有*確定的質量；而一個質量確定的微中子，*也沒有*確定的味。這一分裂，正是味本徵態與質量本徵態這個說法所命名的東西。
是混合，不是一一對應
如果味和質量是兩套不同的記帳，它們又如何彼此關聯？微中子能擁有的每一種味，都是那三個質量態的某種特定*調配*。一個電子微中子並不就是質量態 1——它是，比方說，大部分是 1，摻上一點 2，再加一撮 3。一個 μ 子微中子，是同樣三種原料的另一份配方；一個 τ 子微中子，則是第三份配方。味是質量的三種特定混合；質量也是味的三種特定混合。沒有什麼被藏起來——只不過是這兩套標籤，彼此之間被「旋轉」了一個角度而已。
這是量子疊加一個真切而具體的實例。這個想法我們早先見過：一個量子系統在被某物測量之前，可以真真切切地同時是好幾個態的加權組合。一個電子微中子*就是*三個質量態的一種疊加——不是某個我們碰巧不了解的質量態，而是一份如假包換的調配。當偵測器逼問「你是什麼味？」時，回答可能是電子、μ 子或 τ 子，各自的概率，由這份調配演化到了什麼程度來決定。這一演化就是故事的全部，我們接下來便去看它。
調配為何會漂移：三隻走得不齊的鐘
把三個質量態想像成三隻在誕生那一刻被一齊撥動的小鐘。在量子力學裡，一個質量確定的運動粒子，帶有一個隨其前進而向前「嘀嗒」的內在相位——而這「嘀嗒」的快慢，取決於它的質量。既然這三個質量態的重量略有差異，它們的鐘便以略有不同的快慢走著。它們起初完全同步（這正是它能構成一個純粹的電子微中子的原因），但隨著微中子飛行，這幾隻鐘漸漸錯開了。
當這些鐘漂移開來，那份調配就不再是電子微中子的配方了——它如今部分地與 μ 子微中子的配方重疊，部分地與 τ 子的重疊。在那裡測量它，你就可能發現一個 μ 子微中子。繼續飛行，這些鐘最終又會滑回到對齊的方向，恢復出一部分電子味。味的含量隨著距離平滑地起起伏伏，像一次緩慢的心跳——正是這種週期性的起伏，讓我們把它稱作[[neutrino-oscillation|振盪]]。
有兩樣東西在為這次心跳調音。鐘漂移開來的*快慢*，取決於質量平方之差——也就是質量劈裂。而擺動的*幅度*——味最多能改變多少——則取決於味與質量混合得有多徹底，由混合角來刻畫。這兩個量合在一起，即混合角與質量劈裂，恰恰就是振盪實驗被造出來要測量的對象。這裡有一條小小的誠實告誡：振盪告訴我們的是質量之間的*差*，從來不是質量本身——所以它證明了這幾個質量並非全都相等，卻無法告訴我們任何一個微中子究竟有多重。
PMNS 矩陣：那張配方卡
所有這些配方——每個質量態有多少份摻進每一種味——都被匯集進一張整潔的表裡，叫做[[pmns-matrix|PMNS 矩陣]]（取自龐蒂科沃、牧、中川、坂田這四位物理學家的名字）。橫著讀一行，它告訴你某一種味的調配；豎著讀一列，它告訴你某個給定的質量態會在哪些味裡現身。它簡直就是一部字典，在弱相互作用所說的味的語言，和支配著旅行的質量的語言之間來回翻譯。
| nu_e | | U_e1 U_e2 U_e3 | | nu_1 | | nu_mu | = | U_m1 U_m2 U_m3 | * | nu_2 | | nu_tau | | U_t1 U_t2 U_t3 | | nu_3 | flavor PMNS matrix mass P(nu_mu -> nu_e) ~ sin^2(2*theta) * sin^2(1.27 * dm2 * L / E)
因為有三種味在混合，要完整描述這個旋轉，需要三個混合角（外加一個額外的數字，一個相位，我們馬上就會遇到它）。實驗如今已經把這三個角全都釘死了，而它們講出了一個出人意料的故事。其中兩個角很大——混合得相當慷慨，甚至接近最大——這與夸克的世界判若雲泥，那裡類似的混合小得可憐。沒有人知道，為什麼微中子混合得如此自由，而夸克卻幾乎紋絲不動；這是一條我們還不懂如何解讀的線索。
這張配方卡已經解決的，和它仍然藏著的
退後一步看，回報是巨大的。PMNS 矩陣外加幾個質量劈裂，乾淨俐落地解釋了太陽微中子問題：誕生於太陽核心的電子微中子，在往外走的途中就振盪掉了，所以那些主要對電子味敏感的偵測器，只看見了存活下來的那一部分。（完整的太陽故事還有一個額外的曲折，來自微中子穿過緻密物質時所受的增強效應——但其核心，正是我們在這裡搭建起來的味混合。）同一套框架，只用一小撮共享的數字，就解釋了大氣、反應堆和加速器微中子。一個機制，許多實驗，全都自洽。
但這張配方卡仍藏著兩個大秘密，而它們正是這一領域眼下繃得最緊的地方。其一，振盪只給了我們質量之間的*間隙*，而非它們的排序——我們知道有一對相差了一點點、另一對相差得更多，卻不知道那個落單的態，是坐在階梯的頂端還是底端。這個懸而未決的問題就是微中子質量排序，也正是下一篇開篇要講的懸念。其二，矩陣裡那個額外的相位，能讓微中子和反微中子振盪得略有不同——這是輕子部門裡的一種 CP 破壞，若得到確認，它可能是宇宙由物質而非空無一物構成的原因之一。