四大束流
到這裡，本階的關鍵結論已經握在你手裡：微中子有三種味，並在旅途中悄然交換身份，這一發現撬開了最初的標準模型。但要去*研究*微中子振盪——測量它變了多少、變得多快、跨越多遠的距離——你需要一些你真正能事先安排的微中子。物理學家依賴四大類微中子來源，而妙處在於，它們橫跨了驚人範圍的能量與旅行距離，因此每一類都在探查同一效應的不同角落。
為什麼範圍如此關鍵？回想一下，振盪取決於比值 L/E——微中子飛行的基線距離 L 除以它的能量 E。調好這個比值，你就調好了自己能看見哪種味變化。於是大自然與工程師們合力交給我們四束流：太陽（極長基線、低能量）、大氣層（中等基線、一大段能量帶）、反應爐（短基線、極低能量），以及加速器（基線由你把偵測器放在哪裡來選定）。它們合在一起，把整張圖譜都覆蓋了。
Source baseline L energy E Sun ~150,000,000 km ~0.1 - 15 MeV Atmosphere ~15 - 13,000 km ~0.1 - 100+ GeV Reactor ~1 - 200 km ~few MeV Accelerator you choose it ~0.5 - 10+ GeV
來自太陽與天空
太陽微中子正是你在太陽微中子問題中已經見過的那些。太陽核心的氫聚變*只*製造電子微中子，能量從零點幾 MeV 到約 15 MeV，它們要走八分鐘才抵達我們。關鍵的實驗是加拿大的 SNO：一個重水球，它能以一種方式只數電子微中子，又以第二種方式數*全部三種味*。總數與太陽的產出完美吻合，而只數電子的那個計數卻偏少——這直接證明了缺失的那三分之二只是在途中改變了味。這裡還藏著又一處轉折：當微中子從太陽緻密的電漿裡向外攀爬時，物質本身會微調振盪（即所謂物質效應），這正是為什麼太陽中的振盪看起來不同於真空中的振盪。
大氣微中子從頭頂上方、也從腳下方而來。當宇宙射線——主要是來自太空的質子——撞進高層大氣時，會激起一陣陣 π 介子的簇射，π 介子衰變成μ子和μ子微中子，而電子微中子則在衰變鏈更靠後處出現。這裡的神來之筆是幾何：在頭頂上方誕生的微中子只需飛幾公里就到達偵測器，而在行星另一側誕生的那些，則要直直穿過地球、行進多達 13000 公里，再從下方抵達。同一個來源，基線卻天差地別。1998 年，日本的超級神岡對比了這兩個方向，發現從下方上來的μ子微中子出現了虧缺——它們有過足夠的時間與距離去振盪掉。那個上下不對稱，是微中子會振盪、因而具有質量的第一個有力證據。
由我們製造：反應爐與加速器
大自然的束流是免費的，卻無法操控。為了把數字釘死，物理學家自己製造微中子。反應爐微中子是純粹的電子反微中子，從核反應爐的裂變產物中噴湧而出，能量為幾 MeV——正是考恩與萊因斯當年用來捉住幽靈的那種來源。如今玩法反轉了：實驗不再去證明微中子存在，而是像 KamLAND 與大亞灣那樣，把偵測器停在精心選定的距離上，去觀察有多少反微中子*失蹤*。由於能量與來源都被掌握得如此清楚，那個消失圖樣便以真正的精度讀出了振盪參數。尤其是大亞灣，釘死了三個混合角中最後、也最小的那一個——它掌控著三種味彼此混合的強弱程度。
加速器微中子是其中最可操控的。取一束高能質子束，把它撞進一個靶子，濺出一片 π 介子，用磁聚焦喇叭把這些 π 介子聚攏，再讓它們在一條長隧道裡衰變成一束乾淨的（主要是）μ子微中子，指向你想要的任何地方。然後在幾百公里外挖一台偵測器——日本的束流從國土底下射向超級神岡；美國則把一束穿過岩層送往另一個州的偵測器。因為你掌控著能量與基線，你便能去搜尋*出現*：發射μ子微中子，守候在遠端冒出幾個電子微中子——這正是味變化正在發生的鐵證。
第四種微中子？惰性微中子假說
在所有這些實驗之中，有少數頑固的反常拒絕塞進那幅整齊的三味圖像。某些短基線的反應爐與加速器結果，暗示出比三種味所允許的*更多*的消失或出現。解釋這種盈餘的一個辦法，是引入一種[[pp-sterile-neutrino|惰性微中子]]——一種假想的第四類微中子，它甚至連弱相互作用都不感受，而那是普通三味仍會響應的唯一相互作用。它會是個真正的隱士：之所以還能被察覺，僅僅是因為三種正常味可以振盪*進入*它，從而看起來消失得比預期更多。
不過，要誠實面對現狀：並不存在已被確證的惰性微中子，而相關證據正處於真正的張力之中。同一個數字，一個實驗把它讀成線索，另一個實驗卻讀成什麼都沒有，而宇宙學只給額外的、類微中子的輕態留下一道狹窄的窗口。這是一個鮮活而未決的問題——恰恰是那種讓一個領域保持誠實的問題。倘若惰性微中子當真存在，它將是三代標準模型之外的第一個粒子；但眼下審慎的結論是：誘人、未獲確證，且仍在密集檢驗之中。
微中子天文學：聆聽宇宙
這裡就是那份回報：它把一個麻煩變成了超能力。正因為微中子幾乎不相互作用，它們能從光永遠無法直接離開的劇烈天體的核心逃出來——一顆垂死恆星正在坍縮的核心，一個遙遠星系的引擎。捉住一個，你就收到了一條來自任何望遠鏡都看不進去之處的訊息。這就是[[neutrino-astronomy-icecube|微中子天文學]]，而它的旗艦是冰立方：一立方公里的清澈南極冰，在地表深處串布著數千個光感測器。當一個稀有的高能微中子當真在冰裡發生相互作用時，它會踢出一個帶電粒子，這粒子跑得比光*在冰中*的速度還快，留下一道微弱的藍色[[cherenkov-radiation|切倫科夫輻射]]錐——相當於光學版的音爆——感測器把這道錐繪製出來，便能重建微中子的方向與能量。
教科書級的勝利來得更早，在 1987 年 2 月，當一顆超新星在鄰近的大麥哲倫雲星系中爆發時。在可見光抵達*之前*數小時，日本、美國和俄羅斯的偵測器在約十秒內捕獲了一陣大約兩打微中子——這是迄今唯一一次偵測到來自太陽以外某顆恆星的微中子。那一小撮雖少，卻證實了一顆大質量恆星如何死去的基本理論：坍縮把它幾乎全部的能量以微中子的形式釋放，而微中子搶在光之前奔湧而出。僅憑這兩打事件，物理學家甚至得以對微中子的質量與壽命設下限制。一整場超新星，從二十來個幽靈裡被讀了出來。
冰立方把微中子天文學從一次孤立的幸運爆發，推進成了一座持續運轉的天文台。2013 年，它確認了一縷來自我們星系*之外*的超高能微中子穩定細流；2017 年，它捕獲了其中一個，其重建出的方向回指向一個正在爆發的遙遠星系，而其他望遠鏡恰在同一時刻以 γ 射線注視著那個星系。那次聯合觀測——同一個宇宙事件被兩種截然不同的信使所看見——正是[[pp-multi-messenger-astronomy|多信使天文學]]的核心，在這裡，微中子、光與重力波各自講述著一個誰也無法獨力講完的故事。那個包立曾為發明它而道歉的、害羞的小粒子，如今已成為一種觀看宇宙的全新方式。