中微子与振荡
太阳中微子问题(solar neutrino problem)
太阳之所以发光,是因为在它核心深处,氢被聚变成氦,而这座核熔炉按简单的账算,必定会倾泻出滚滚的电子中微子。20 世纪 60 年代末,一个深埋在矿井里的实验首次设法数到了一些这样的太阳中微子。麻烦在于,数出来的数目太少了——只有人们透彻理解的太阳物理所预言的约三分之一。另外那三分之二跑哪儿去了?
这个亏缺在此后三十年里于众多实验中顽固地一再出现,被称为太阳中微子问题。在很长一段时间里,没人能说清问题出在我们的太阳模型上、出在实验上,还是出在中微子本身。当时的探测器大多只对电子中微子敏感,所以它们无法判断那些失踪的中微子究竟是真的消失了,还是仅仅变成了探测器看不见的某种味。
谜底在 2001 到 2002 年前后揭晓,那是现代物理学的伟大时刻之一。加拿大的萨德伯里中微子天文台用重水以两种不同的方式来数中微子——一种只对电子中微子敏感,另一种则对三种味一同敏感。三种味加起来的总数与太阳的预言完美吻合,而只数电子中微子的那个数却偏低。中微子根本没有消失:在从太阳核心而来的旅途中,它们改变了味。太阳中微子问题正是中微子振荡的确凿铁证,并由此证明了中微子带有质量。
想象一家工厂发出 100 个红球,可收货码头只数到 33 个。是 67 个凭空消失了,还是有些球在路上变成了蓝色和绿色?萨德伯里的妙招是把每种颜色的球一次全数——结果发现 100 个全都到了,只不过不再全是红色。
把三种味一起数,就表明中微子是被转化了,并非丢失。
太阳出生时只放出电子中微子;是中微子在空间中(尤其在致密的太阳内部,一种叫 MSW 效应的机制)发生的味变换,才压低了地球上看到的电子味计数。
又称
另见