中微子，這些微小、幽靈、難以捉摸但基本的粒子，根據基本粒子標準模型，不應該具有質量，應該擁有三種類型的中微子：電子、介子和τ子和三種類型的反中微子，它們一旦形成便應保持穩定且性質不變。
不幸的是，宇宙還有其它的想法。自1960年代以來，當第一次對太陽所產生的中微子進行計算和測量時，意識到存在一個問題：由於太陽的發光，我們知道其核心中產生了多少（電子）中微子。但是，當測量到達的（電子）中微子數量時，只看到了預測數量的三分之一。揭開這個謎底的故事是粒子物理學超越標準模型的唯一可靠方法，並且是進一步理解宇宙的關鍵。
中微子是在90年前開始出現的，當時物理學家們困惑不解的是一個更令人沮喪的發現之一：β衰變問題。有許多原子核，例如氚，對於放射性衰變是不穩定的。β衰變是原子核衰變的最常見方式之一，特別是如果其中有異常大量的中子時，即通過β衰變：原子核中的中子通過發射電子而衰變成質子。
多年來，檢測到了留下的質子以及發出的電子，但缺少一些東西。在粒子物理學中，有兩個量總是守恆的：
能量，因為反應物的總能量始終等於生產物的總能量，動量，因為所有初始粒子的總動量始終等於最終粒子的總動量。但是不知何故，對於這些β衰減，總是缺少一些東西：能量和動量都不守恆。
玻爾等人曾提出過激進的建議，即能量和動量可能並沒有真正守恆；也許可能會以某種方式丟失。但是保利則有不同的看法，可以說甚至是更激進的：在這些衰變中也許正在發射出一種新型的粒子，只是還沒有看到這種粒子的能力。他將其命名為「中微子」，意為「中性微小粒子」，並在假定中指出自嘲所定的異端：「我做了一件可怕的事情，我假設了一個無法檢測到的粒子。」
根據保利的理論，某些核反應中會發射出一類新的粒子。當中子衰變成質子和電子時，還必須產生反電子中微子，既要保留輕子數（輕子總數減去反輕子總數），又要保留輕子家族數（相同的輕子數）電子，介子和τ家族中的每個正負輕子）。當介子衰變成電子時，它必須產生介子中微子和反電子中微子，以保存所需的一切。
保利的大膽理論在1930年提出，1956年證明有道理，當時在核反應堆的生產中發現了第一個（反）中微子。
然而，一旦我們開始了解核反應是如何驅動太陽的，就可以清楚地知道，地球上中微子的最大來源不是人類產生的核反應，而是太陽本身。在太陽內部，每秒發生約10的38次方的核反應，每次質子轉變成中子時都會產生電子中微子（連同正電子），最終形成諸如氦之類的重元素。根據太陽輸出的能量，我們可以計算出必須連續到達地球的這些電子中微子的數量密度。
我們找到了如何構建中微子探測器的方法，如何創建巨大的罐子，使它們能夠與之交互作用，並用甚至對中微子與目標粒子的單次相互作用都極為敏感的探測器包圍它們。但是，當在1960年代測量這些中微子時，得到了一個強烈的覺醒：到達的中微子的數量僅為預期的三分之一。是我們的探測器有問題、或者我們的太陽模型有問題、或者中微子本身有問題？
反應堆實驗很快反駁了探測器有問題的想法，其工作完全按預期進行，效率得到了很好的量化，檢測到的中微子與到達的中微子數量成正比。幾十年來，許多天文學家認為太陽模型有問題，但該模型與預測的大得多的中微子通量的所有電磁數據相當一致。
如果標準模型正確的話，還有另一種相當大的可能性，那就是從標準模型的預測中改變我們對宇宙的了解。瘋狂的可能性是這樣的：我們擁有的三種中微子實際上是大量的，而不是沒有質量的，並且它們可以混合在一起，就像不同類型的具有相同的量子數夸克可以混合在一起。
將所有這些放在一起，如果在這些中微子中擁有大量能量，並且這些中微子穿過例如太陽的外層或地球本身的物質，它們實際上可以振蕩或改變一種味道的類型變成另一個。
當開始進行的實驗不僅對電子中微子敏感，而且對可能振蕩的μ子和τ子中微子敏感時，這樣的圖景在1990年代和2000年代得到驗證。當不僅對太陽中微子，還對高能宇宙射線撞擊產生的大氣中微子進行這些測量時，它得到了進一步的驗證。當所有數據合併後，出現了一個圖景：中微子確實具有非零質量，但質量極小。
如果中微子具有質量，則它們具有的某些性質會發生根本性的變化。例如，所觀察到的每一個中微子本質上都是左手性。同樣，反中微子總是右手性。
現在，如果中微子是無質量的，它們將始終以光速運動，而將永遠無法以更快的速度運動。但是，如果它們很重，其運動速度將低於光速，這意味著可以提高速度，使其比中微子運動得快，而運動速度仍比光子慢。
想像你在中微子後面，看著它向前方移動，並從後面的角度看到它朝逆時針方向的左旋旋轉。現在，你加快了速度，並超過了中微子，因此可以從其前方回望它。
你看到了什麼？會看到它現在正在遠離你，並且它似乎是順時針旋轉，而不是逆時針旋轉。僅僅通過改變相對於中微子的相對運動，你似乎已將其從中微子轉變為反中微子。為什麼？所觀察的手性變了。
這可能嗎？像中微子這樣的粒子真的可以成為它自己的反粒子嗎？這不符合普通的舊標準模型。如果中微子是無質量的，那不是。但是，如果超出標準模型並允許中微子具有質量，必須這樣做才能與我們觀察到的結果一致，那麼這不僅是允許的，而且可能是最好的解釋。
通常，在正常標準模型下，費米子不應該是它們自己的反粒子。費米子具有±1/2自旋，或以普朗克常數為單位的半整數自旋的任何粒子，並且包括所有夸克和輕子，即包括中微子。但是到目前為止，只有一種理論上存在的特殊類型的費米子：馬約拉那費米子，它是自己的反粒子。如果為真，將會發生非常特殊的反應：無中微子雙β衰變。
目前，科學家們正在進行實驗，以尋找這種稀有的衰變類型，這種衰變需要中微子成為自己的反粒子。在單個β衰變中，中子會轉換為質子、電子和反電子中微子。也可以擁有-β衰減（儘管非常罕見），其中兩個中子會轉換為兩個質子、兩個電子和兩個反電子中微子。在正常的雙β衰變的情況下，可以說中微子的產生是由於必須消除「失去的能量」和「失去的動量」。
但是，至少從理論上講，這是一種中微子形式，一個中子發出的反電子中微子被另一個中子吸收，另一個中子將其視為常規電子中微子：它自己的反粒子。在第二反種情況下，中子和電子中微子相互作用並發射質子和電子。它不會產生兩個中微子，而是會為零，但仍然是雙β衰變。
毫無疑問，中微子不可能是它們最初假設的無質量粒子。它們顯然會從一種口味振蕩到另一種口味，只有在它們具有質量的情況下才有可能。根據目前的最佳約束，現在知道，暗物質的一小部分但非零部分必須由中微子組成：大約0.5％至1.5％。大致來說，這與宇宙中所有恆星的總質量相同。
但是，我們仍然不知道它們是否是自己的反粒子，我們不知道它們是否通過與希格斯的弱耦合獲得了質量，或者是否通過其他機制實現了質量。而且，我們真的不知道中微子部分是否還比我們想像的還要複雜，而惰性中微子或重型中微子仍然是可行的可能性。當我們的對撞機努力將我們帶到更高的能量時，標準模型中唯一的真正裂縫來自所有物體中這個最輕、最大量的粒子：幽靈般的、難以捉摸的中微子。
參考：https://www.forbes.com/sites/startswithabang/2020/07/14/how-massive-neutrinos-broke-the-standard-model/#7ca20d015380
#中微子#