无中微子双贝塔衰变（neutrinoless double beta decay）

在普通的贝塔衰变里，原子核中的一个中子变成一个质子，吐出一个电子加一个反中微子。在少数特殊的原子核里，这件事能一次发生两遍，两个中子一起转化，放出两个电子和两个反中微子——这是一个罕见但已被确证的过程，叫双中微子双贝塔衰变。人们苦苦搜寻的，是一个更为罕见、从未被观测到的版本：同样的双重转化，但根本没有中微子出来，只有那两个电子。

中微子怎么可能就这样消失了？除非中微子是它自己的反粒子。那样的话，本应从一次转化中飞出的反中微子，就能被第二次转化当作一个中微子吞掉，两者在内部彼此抵消，只剩下两个电子带走全部能量。这样一个事件会让轻子数改变两个单位，破坏轻子数守恒——这是在任何反应中都从未观测到的事。它的特征会清晰无误：两个电子的合计能量会精确地落在一个尖锐而可预言的数值上，而不像普通双贝塔衰变那样弥散开来。

这是物理学中最令人垂涎的测量之一。找到无中微子双贝塔衰变，将证明中微子是马约拉纳粒子，表明轻子数并不守恒，并为中微子质量的绝对标度提供一个抓手。它甚至会支持这样的理论：早期宇宙的物质-反物质失衡起源于中微子部门。一些实验用上数百公斤特殊的同位素，深埋在地下以躲避宇宙线，正把上限不断压低，但迄今仍未出现得到确认的信号。