在1930年，神秘的中微子首次被科學家提出，然後在1956年被探測到。從那以後，物理學家們了解到中微子有三種類型，而且它們數量眾多，難以捉摸。但是只有特殊的設備才能探測到它們，因為它們很少與其他物質相互作用。它們有幾個來源，其中一些自大爆炸以來一直在太空中穿梭，但地球附近的大多數中微子來自太陽。
此前，粒子物理學的標準模型預測中微子和光子一樣沒有質量。但物理學家發現，三種類型的中微子在移動時可以相互轉化。根據物理學家的說法，它們只有在有質量的情況下才能做到這一點。於是物理界的難題之一來了：中微子的質量是多少呢？這個問題一直困擾著粒子物理學家。
於是，KATRIN(卡爾斯魯厄氚中微子實驗，簡稱卡特琳)誕生了，卡特林中心擁有一個10米高解析度光譜儀，這使它可以精確測量電子能量的數值範圍。而這裡的科學家為了找出中微子的質量而努力，只要知道中微子的質量就有希望能幫助科學家們回答宇宙學、天體物理學和粒子物理學中的基本問題。
中微子的質量
雖然到現在卡特琳的實驗並沒有幫助科學家準確定位中微子的質量，但是它把先前中微子的質量範圍縮小了兩倍！而且一組研究人員已經找到了部分答案：中微子的質量不能超過1.1電子伏特(eV)，使得中微子質量上限減少了近1 eV，從2 eV降至1.1 eV，這是一個巨大的突破。根據之前的實驗，中微子的最低質量限制為0.02 eV，這些研究人員已經為中微子的質量設定了一個新的範圍。它表明中微子的質量不到電子的50萬分之一，這是標準模型發展的重要一步。
眾所周知，中微子是出了名的難以探測，儘管它們數量眾多，但就像它們的名字一樣，它們是帶中性電，這使得檢測它們變得極其困難。在南極冰層深處有中微子觀測站，在廢棄的礦井深處也有。它們經常用重水吸引中微子相互作用。當中微子相互作用時，它產生的切倫科夫輻射是可以讓科學家測量到它的狀態。
雖然中微子幾乎不可能被探測到，但是一個名為「冰立方中微子實驗室」的中微子觀測站試圖通過將探測器沉入南極寒冷的冰層深處來探測到中微子，並在那裡捕捉到中微子與其他物質相互作用的罕見時刻。這幅圖像顯示了南極冰立方實驗室觀測到的最高能量中微子的圖像。
諾貝爾獎：中微子質量的發現
隨著時間的推移，中微子的歷史隨著卡特林等實驗的發展而有所突破。最初，標準模型預測中微子沒有質量。但是在2001年，兩個不同的探測器顯示它們的質量是非零的。2015年諾貝爾物理學獎授予了兩位科學家，他們證明了中微子可以在不同類型之間振蕩，這表明中微子有質量。
而卡特林實驗室間接測量到中微子的質量範圍，它的工作原理是監測氚的衰變，氚是一種高放射性的氫。隨著氚同位素的衰變，它會釋放出一對粒子：一個電子和一個反中微子。它們共用18,560 eV的能量。在大多數情況下，這對粒子平均共享18,560 eV的能量。但在極少數情況下，電子會消耗大部分能量，而中微子只剩下很少的能量。這些罕見的發現正是科學家們所關注的。由於質能方程E=mC2，在這種罕見的情況下，留給中微子的那一點點能量也必須等於它的質量。因為KATRIN有能力準確地測量電子，所以它也能確定中微子的質量。
華盛頓大學物理學研究教授彼得多伊(Peter Doe)說：「解決中微子的質量問題將帶領我們進入一個創造新標準模型的勇敢新世界，」Doe提到的這個新的標準模型可能有希望解釋暗物質的奧秘，暗物質構成了宇宙中大部分的物質。或許像卡特林這樣的實驗中學也許有一天會發現另一種第四種中微子，即惰性中微子。到目前為止，第四種類型只是推測，但它是暗物質的候選者。
總之，證明中微子有質量，並限制質量的範圍，這兩個突破對科學界具有重要的意義。因為中微子質量的每一次進步都有助於我們理解宇宙是如何形成和演化的奧秘。