四大束流
到这里，本阶的关键结论已经握在你手里：中微子有三种味，并在旅途中悄然交换身份，这一发现撬开了最初的标准模型。但要去*研究*中微子振荡——测量它变了多少、变得多快、跨越多远的距离——你需要一些你真正能事先安排的中微子。物理学家依赖四大类中微子来源，而妙处在于，它们横跨了惊人范围的能量与旅行距离，因此每一类都在探查同一效应的不同角落。
为什么范围如此关键？回想一下，振荡取决于比值 L/E——中微子飞行的基线距离 L 除以它的能量 E。调好这个比值，你就调好了自己能看见哪种味变化。于是大自然与工程师们合力交给我们四束流：太阳（极长基线、低能量）、大气层（中等基线、一大段能量带）、反应堆（短基线、极低能量），以及加速器（基线由你把探测器放在哪里来选定）。它们合在一起，把整张图谱都覆盖了。
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
来自太阳与天空
太阳中微子正是你在太阳中微子问题中已经见过的那些。太阳核心的氢聚变*只*制造电子中微子，能量从零点几 MeV 到约 15 MeV，它们要走八分钟才抵达我们。关键的实验是加拿大的 SNO：一个重水球，它能以一种方式只数电子中微子，又以第二种方式数*全部三种味*。总数与太阳的产出完美吻合，而只数电子的那个计数却偏少——这直接证明了缺失的那三分之二只是在途中改变了味。这里还藏着又一处转折：当中微子从太阳致密的等离子体里向外攀爬时，物质本身会微调振荡（即所谓物质效应），这正是为什么太阳中的振荡看起来不同于真空中的振荡。
大气中微子从头顶上方、也从脚下方而来。当宇宙射线——主要是来自太空的质子——撞进高层大气时，会激起一阵阵 π 介子的簇射，π 介子衰变成μ子和μ子中微子，而电子中微子则在衰变链更靠后处出现。这里的神来之笔是几何：在头顶上方诞生的中微子只需飞几公里就到达探测器，而在行星另一侧诞生的那些，则要直直穿过地球、行进多达 13000 公里，再从下方抵达。同一个来源，基线却天差地别。1998 年，日本的超级神冈对比了这两个方向，发现从下方上来的μ子中微子出现了亏缺——它们有过足够的时间与距离去振荡掉。那个上下不对称，是中微子会振荡、因而具有质量的第一个有力证据。
由我们制造：反应堆与加速器
大自然的束流是免费的，却无法操控。为了把数字钉死，物理学家自己制造中微子。反应堆中微子是纯粹的电子反中微子，从核反应堆的裂变产物中喷涌而出，能量为几 MeV——正是考恩与莱因斯当年用来捉住幽灵的那种来源。如今玩法反转了：实验不再去证明中微子存在，而是像 KamLAND 与大亚湾那样，把探测器停在精心选定的距离上，去观察有多少反中微子*失踪*。由于能量与来源都被掌握得如此清楚，那个消失图样便以真正的精度读出了振荡参数。尤其是大亚湾，钉死了三个混合角中最后、也最小的那一个——它掌控着三种味彼此混合的强弱程度。
加速器中微子是其中最可操控的。取一束高能质子束，把它撞进一个靶子，溅出一片 π 介子，用磁聚焦喇叭把这些 π 介子聚拢，再让它们在一条长隧道里衰变成一束干净的（主要是）μ子中微子，指向你想要的任何地方。然后在几百公里外挖一台探测器——日本的束流从国土底下射向超级神冈；美国则把一束穿过岩层送往另一个州的探测器。因为你掌控着能量与基线，你便能去搜寻*出现*：发射μ子中微子，守候在远端冒出几个电子中微子——这正是味变化正在发生的铁证。
第四种中微子？惰性中微子假说
在所有这些实验之中，有少数顽固的反常拒绝塞进那幅整齐的三味图像。某些短基线的反应堆与加速器结果，暗示出比三种味所允许的*更多*的消失或出现。解释这种盈余的一个办法，是引入一种[[pp-sterile-neutrino|惰性中微子]]——一种假想的第四类中微子，它甚至连弱相互作用都不感受，而那是普通三味仍会响应的唯一相互作用。它会是个真正的隐士：之所以还能被察觉，仅仅是因为三种正常味可以振荡*进入*它，从而看起来消失得比预期更多。
不过，要诚实面对现状：并不存在已被确证的惰性中微子，而相关证据正处于真正的张力之中。同一个数字，一个实验把它读成线索，另一个实验却读成什么都没有，而宇宙学只给额外的、类中微子的轻态留下一道狭窄的窗口。这是一个鲜活而未决的问题——恰恰是那种让一个领域保持诚实的问题。倘若惰性中微子当真存在，它将是三代标准模型之外的第一个粒子；但眼下审慎的结论是：诱人、未获确证，且仍在密集检验之中。
中微子天文学：聆听宇宙
这里就是那份回报：它把一个麻烦变成了超能力。正因为中微子几乎不相互作用，它们能从光永远无法直接离开的剧烈天体的核心逃出来——一颗垂死恒星正在坍缩的核心，一个遥远星系的引擎。捉住一个，你就收到了一条来自任何望远镜都看不进去之处的讯息。这就是[[neutrino-astronomy-icecube|中微子天文学]]，而它的旗舰是冰立方：一立方公里的清澈南极冰，在地表深处串布着数千个光传感器。当一个稀有的高能中微子当真在冰里发生相互作用时，它会踢出一个带电粒子，这粒子跑得比光*在冰中*的速度还快，留下一道微弱的蓝色[[cherenkov-radiation|切伦科夫辐射]]锥——相当于光学版的音爆——传感器把这道锥绘制出来，便能重建中微子的方向与能量。
教科书级的胜利来得更早，在 1987 年 2 月，当一颗超新星在邻近的大麦哲伦云星系中爆发时。在可见光抵达*之前*数小时，日本、美国和俄罗斯的探测器在约十秒内捕获了一阵大约两打中微子——这是迄今唯一一次探测到来自太阳以外某颗恒星的中微子。那一小撮虽少，却证实了一颗大质量恒星如何死去的基本理论：坍缩把它几乎全部的能量以中微子的形式释放，而中微子抢在光之前奔涌而出。仅凭这两打事件，物理学家甚至得以对中微子的质量与寿命设下限制。一整场超新星，从二十来个幽灵里被读了出来。
冰立方把中微子天文学从一次孤立的幸运爆发，推进成了一座持续运转的天文台。2013 年，它确认了一缕来自我们星系*之外*的超高能中微子稳定细流；2017 年，它捕获了其中一个，其重建出的方向回指向一个正在爆发的遥远星系，而其他望远镜恰在同一时刻以 γ 射线注视着那个星系。那次联合观测——同一个宇宙事件被两种截然不同的信使所看见——正是[[pp-multi-messenger-astronomy|多信使天文学]]的核心，在这里，中微子、光与引力波各自讲述着一个谁也无法独力讲完的故事。那个泡利曾为发明它而道歉的、害羞的小粒子，如今已成为一种观看宇宙的全新方式。