恩里科·費米(Enrico Fermi)后來將這種神秘的粒子命名為“中微子”(或“小中性粒子”)。
盡管中微子極其豐富，但科學家花了26年時間才確認了它們的存在。在中微子被發現后的60年里，我們慢慢地了解了這個有趣的粒子。
美國能源部洛斯阿拉莫斯國家實驗室(Los Alamos National Laboratory)的中微子研究人員基思·里拉格(Keith Rielage)說：
“每一次，科學家們似乎都要花上10年或20年的時間，才能提出實驗，并開始探測中微子的下一個特性。”
“一旦我們這樣做了，我們常常會感到困擾，因為中微子的行為并不像我們預期的那樣。所以中微子從一開始就是一種令人興奮的粒子。”
我們現在知道中微子實際上有三種類型，或者說“味道(flavor)”:電子型、 子型和 子型。我們還知道，中微子在太空中穿行時，會在這三種類型之間發生變化或“振蕩”。因為中微子會振蕩，所以我們知道它們一定有質量。然而，關于中微子的許多問題仍然存在，尋找答案需要世界各地的科學家和實驗的共同努力。
能量“丟失”之謎
泡利在試圖解決 衰變的能量守恒問題時，想到了中微子。 衰變是一種使不穩定原子變得更穩定的方法。例如，通過將中子轉化為質子，使其變得更加穩定。在這個過程中，一個電子被發射出來。
如果中子只轉化成一個質子和一個電子，那么它們的能量總是確定的。然而實驗表明，電子并不總是以一個特定的能量出現。相反，電子的能量呈現出了一定的范圍。為了解釋電子能量的不確定性，泡利假設了一個未知的中性粒子參與衰變。
美國能源部費米國家加速器實驗室(Fermi National Accelerator Laboratory)的中微子研究員珍妮弗·拉法(Jennifer Raaf)說：
"如果有另一個粒子參與了衰變，所有的三個粒子將并不總是以完全相同的方式共享能量"， "所以有時候你可能得到一個高能量的電子，有時候則會得到一個低能量的電子"。
20世紀50年代初，洛斯阿拉莫斯的物理學家弗雷德里克·萊因斯(Frederick Reines)和他的同事克萊德·考恩(Clyde Cowan)開始探測這種微小的、中性的、相互作用非常弱的粒子。
在當時，中微子被稱為神秘“幽靈”粒子，它們就在我們周圍，但大多數都是直接穿過物質，并在 衰變中帶走能量。由于這個原因，萊因斯和考恩對中微子的探測被稱為“鬼魅計劃”。
里拉格說：
“這個名字聽起來很合理，因為他們基本上是在試圖捕捉幽靈。”
捕捉"幽靈"粒子
這一切都始于20世紀50年代初。在洛斯阿拉莫斯工作期間，萊因斯曾領導過幾個在太平洋測試核武器的項目，并且他對基礎物理問題也十分感興趣，這些問題可以作為測試的一部分進行探索。
核爆炸能產生強烈的反中微子爆發，萊因斯認為可以設計一個實驗來檢測到其中一些，他說服了他在洛斯阿拉莫斯的同事考恩與他合作設計這樣一個實驗。
萊因斯和考恩的第一個想法是在大氣核爆炸試驗場旁邊的豎井中放置一個大型液體閃爍探測器，但后來他們想出了一個更好的主意——把探測器放在受控的核反應堆旁邊。
因此，在1953年，萊因斯和考恩帶著他們300升大的探測器前往位于華盛頓漢福德的大型裂變反應堆，它的綽號是"Herr Auge"(德語意為“眼睛先生”)。
雖然萊因斯和考恩發現，當反應堆開啟與關閉時相比，類中微子信號有小幅度增加，但噪聲信號太強。他們不能斷定這個小信號是由中微子引起的。雖然探測器的屏蔽層成功阻擋了反應堆的中子和伽馬射線，但它無法阻止從太空中傾瀉下來的宇宙線洪流。
在接下來的一年里，萊因斯和考恩重新設計了他們的探測器，將其堆疊成一個三層結構，這使他們能夠清楚地區分中微子信號和宇宙射線背景。1955年底，他們帶著新的10噸探測器再次上路——這一次是在南卡羅來納州薩凡納河基地的核裂變反應堆上。
在五個多月的時間里，萊因斯和考恩收集數據并分析結果。終于，在1956年6月，他們給泡利發了一封電報："我們非常高興地通知您，我們已經確切地探測到了中微子。"
解決下一個中微子謎團
20世紀60年代，一個與中微子有關的新謎團開始了——這次是在南達科他州的一個金礦里。
美國能源部布魯克海文國家實驗室(Brookhaven National Laboratory)的核化學家雷·戴維斯(Ray Davis)設計了一個實驗用來探測太陽反應中產生的中微子，即太陽中微子。
它是一個位于霍姆斯塔克 (Homestake) 礦井地下一英里的大型氯探測器，地下的條件使其可以屏蔽宇宙射線的干擾。
1968年，戴維斯實驗首次探測到太陽中微子，但結果令人困惑。天體物理學家約翰·巴考爾(John Bahcall)計算了來自太陽的中微子的預期通量，即在一定的時間、一定區域內應該探測到的中微子數量。
然而，該實驗只檢測到了預期數量的三分之一，這種差異被稱為“太陽中微子問題”。
起初，科學家們認為戴維斯的實驗或標準太陽模型有問題，但并沒有找到任何異常。慢慢地，科學家開始懷疑這實際上是中微子本身的問題。
科學家們推斷，中微子在太空中傳播時可能會振蕩，或者從一種類型轉變為另一種類型。戴維斯的實驗只對電子中微子敏感，所以如果中微子以三種類型的混合形式振蕩并到達地球，這就可以解釋為什么實驗只探測到其中的三分之一。
1998年，日本的超級神岡(Super-Kamiokande)實驗首次探測到大氣中微子振蕩。2001年，加拿大的薩德伯里中微子天文臺(Sudbury Neutrino Observatory)宣布了太陽中微子振蕩的第一個證據，接著在2002年跟進了決定性的證據。
30多年后，科學家們證實了中微子的振蕩現象，從而徹底解決了太陽中微子問題。
“中微子振蕩的事實很有趣，但關鍵的是它告訴我們中微子一定有質量”
加州大學伯克利分校的中微子研究人員加布里埃爾·奧雷比·甘(Gabriel Orebi Gann)說，同時他也是SNO實驗的合作者。
“這是意義非凡的，因為在標準模型中沒有預期中微子具有質量。”
標準模型之外的奧秘
標準模型——描述基本粒子及其相互作用的理論模型——不包含中微子的質量產生機制。中微子振蕩的發現給原本極其精確的亞原子世界畫上了一道嚴重的裂縫。
在對中微子進行了60年的研究之后，仍有幾個謎題可以為了解標準模型之外的物理學提供窗口，例如，
• 中微子是否是其自身的反粒子
• 中微子的質量順序如何
• 中微子的絕對質量是多少
• 是否存在第四種類型的中微子
• 中微子是否破壞電荷宇稱(CP)對稱性
......
附錄：中微子大事記
