生翻轉。
根據這一現象,李政道和楊振寧提出了中微子的二分量理論,該理論又催生了弱作用的V-A理論,被標準模型所繼承,與各種實驗數據符合得非常好。
因此,在標準模型中,中微子是沒有質量的。
然而,1998年日本超級神岡實驗(Super-K)發現大氣中微子存在振蕩現象,即中微子在飛行中可以變成其他種類的中微子。
與更早的太陽中微子失蹤之謎,稍晚的SNO(太陽中微子)、KamLAND(反應堆中微子)、K2K(加速器中微子)等實驗的結果一起,形成了中微子振蕩的堅實證據。
中微子振蕩說明中微子有質量,只不過它非常非常小,以至于即使以這個世界的人類科技水平,依舊沒辦法將中微子質量精準測量出來。
將中微子質量納入標準模型中看上去不是大問題,像電子一樣給它加一個質量項似乎就可以了。
不過馬上就會碰到兩個問題。
一個問題是怎么加。中微子自旋為1/2,是費米子。
其他的費米子都是帶電荷的,而中微子不帶電。
這樣,中微子可以像其他費米子一樣,是狄拉克粒子,有一個狄拉克質量項,也可以是一種特殊的馬約拉納粒子,即它的反粒子就是它自身,只是螺旋度相反。
另一個問題是中微子質量太小,如果簡單加一個狄拉克質量項,那么它的質量與最重的頂夸克相差一萬億倍。
同一個希格斯粒子,既要產生頂夸克那么大的質量,又要產生中微子那么小的質量,如此懸殊的差距讓人很難相信。
有一類很受物理學家喜歡的理論,叫“蹺蹺板機制”,它假定中微子是馬約拉納粒子,同時存在尚未被發現的、質量遠大于電弱能標的重中微子,這樣中微子的微小質量可以得到很自然的解釋。
不過重中微子是無法填進標準模型的三代結構中的。
不管是對于這個世界的物理學界,還是對于地球上的物理學界,中微子都有大量謎團尚未解開。
首先它的質量尚未直接測到,大小未知;其次,中微子與它的反粒子是否為同一種粒子也不得而知;第三,中微子振蕩還有兩個參數未測到,而這兩個參數很可能與宇宙中反物質缺失之謎有關;第四,它有沒有磁矩;等等。
因此,中微子成了粒子物理、天體物理、宇宙學、地球物理的交叉與熱點學科。
目前,在這個世界,中微子主要有兩大應用。
其一就是中微子通訊。
由于地球是球面,加上表面建筑物、地形的遮擋,電磁波長距離傳送要通過通訊衛星和地面站。
而中微子可以直透地球,它在穿過地球時損耗很小,用高能加速器產生10億電子伏特的中微子穿過地球時只衰減千分之一,因此從南美洲可以使用中微子束穿過地球直接傳至中國。
將中微子束加以調制,就可以使其包含有用信息,在地球上任意兩點進行通訊聯系,無需昂貴而復雜的衛星或微波站。
應用之二是中微子地球斷層掃描,即地層CT。
中微子與物質相互作用截面隨中微子能量的提高而增加,用高能加速器產生能量為一萬億電子伏以上的中微子束定向照射地層,與地層物質作用可以產生局部小“地震”,類似于地震法勘探,可對深層地層也進行勘探,將地層一層一層地掃描。
但這種地球斷層掃描的精準度相當有限,誤差達到了數十公里,在這種條件下,想要通過地層CT在地核內鎖定落日六號的位置,無異于大海撈針。