中微子的穿透力到底有多強?五光年鉛板才可能勉強擋住!

我們所生活的宇宙可謂是無奇不有，就說你正在看這篇文章的同時，有許多的太陽中微子正在穿越你的身體，當然還有遠比它們運動速度慢的暗物質粒子也在穿過你的身體。但是，你根本感覺不到它們的存在。在人類探索科學的路徑上，這些看不到，摸不到的物質粒子一直困擾著科學家們，對於他們的研究也大幅度提升科學的發展路徑。

今天，我們就來聊一聊，科學史上幾乎是最難找到的粒子：中微子。它的存在差點就傾覆了整個物理學大廈。

「不遵守能量守恆定律」的幽靈粒子

如今科學家主流的科學觀念認為現代科學起源於古希臘時代，如今現代科學的兩大支柱一個是形式邏輯體系，一個是通過系統的實驗方式尋找因果關係。前者產生於古希臘時代，蘊藏在歐幾裡得的著作《幾何原本》當中，後者則是從文藝復興時期逐漸建立起來的。

也就是從文藝復興開始，在科學這門學科當中，「測量」成為科學研究的最基本要點。我們在研究任何對象時，都需要定義物理量，而這個定義就需要能夠通過實驗手段來進行測量。

但是這件事在當時剛提出來時，其實都還好，一切都能發展得比較順利。不過，到了近代，就不是那麼回事了。科學家開始在更大的尺度和更小的尺度上進行探索，結果他們發現小尺度上遭遇滑鐵盧。

首先，他們發現一個問題，那就是微觀世界好像並不遵守能量守恆定律。為什麼這麼說呢？

但是科學家在研究β衰變時，就發現反應前後出現了能量不守恆的情況，但電荷卻是守恆的。

這個讓當時的大神級物理學家波爾很惱火，波爾和愛因斯坦關於量子力學爭論多次，都站了上風。卻因為這個原因，波爾甚至想要放棄能量守恆定律。

後來，另外一個大神級的物理學家泡利，這人可是牛起來能把愛因斯坦批評得下不來臺的人，他就堅持認為，能量守恆定律是正確，β衰變過程中，肯定還存在一種小質量的中性粒子將虧損的能量帶走。

一直到1950年代，科學家終於間接地證明了這個粒子的存在。這個粒子如今被我們稱為中微子。但我們要知道的是，1950年代也只是初步確定了中微子可能存在。

在接下來50年的時間裡，科學家又與中微子纏鬥了許久，還曾多次被這個粒子耍得團團轉轉，最終才在2000年左右，把中微子的大致情況確定了下來。即便是到了現在，中微子的質量對我們而言都還是迷一樣的存在。因此，它真的是不折不扣的幽靈粒子。那你可能要問了，為什麼中微子如此鬼魅？

中微子為何如此鬼魅？

其實中微子鬼魅的原因一共有三個，分別是不參與電磁相互作用，質量極其小，中微子振蕩。我們來一項一項地聊一聊。

不參與電磁相互作用

在我們的宇宙中，存在著四種作用，分別是：強相互作用力、弱相互作用力、電磁相互作用、引力相互作用。其中強相互作用和弱相互作用是在原子的層面上進行的。因此，在我們日常生活當中主要接觸到的是引力相互作用和電磁相互作用。

我們都很熟悉引力相互作用，這個作用是指兩個物體之間的吸引力。而在生活中，除了引力之外，剩餘的就都是電磁相互作用了。我們能看到東西，摸到東西，本質上都是電磁相互作用導致。比如，你能看到一本書，實際上是光線照到了書，書反射光到你的眼睛當中，和眼睛的細胞發生相互作用，最終通過神經系統將圖象傳遞到大腦當中。這個整個過程都是依靠電磁相互作用力來完成的。

而中微子是不參與到電磁相互作用的，只有極小的概率發生弱相互作用。因此，在它傳播過程當中，只有極其低的概率與路徑上的物質發生作用。據科學家推算，中微子在宇宙中傳播1光年的距離，只有50%的概率和這個路徑上的物質發生弱相互作用。也正是因為中微子的這個屬性，使得它的穿透性極其強，就如同上文中提到的，太陽中微子一直在穿越我們的身體，據統計，僅僅我們的手指，每秒鐘就是上億個中微子穿過。

質量小

除了穿透力強，中微子還超級輕。我們知道，電子已經幾乎是我們能看到的質量最小的粒子了，但中微子要遠比電子要小得多的多，以至於如今我們根本還沒有辦法確定它的質量到底有多小。

中微子振蕩

中微子鬼魅的地方還不僅如此，它還非常善於掩飾自己。科學家在研究它的過程中，就發現觀測到的中微子數量總是理論值的1/3，後來，科學家又花了10多年的時間，才搞清楚，原來中微子是會變身的。在世界上一共存在著三種中微子。

而這三種中微子在傳播過程中會相互轉化，因此，我們觀測到的總是只有理論值1/3的中微子。

基於這三個特點，使得我們捕捉中微子變得十分困難。