北京時間10月6日下午5點45分，2015年諾貝爾物理學獎被授予了日本科學家梔田隆章（Takaaki Kajiita）和加拿大科學家阿瑟·麥克唐納（Arthur B.McDonald），以表彰他們「發現了中微子振蕩，表明中微子具有質量」。
阿瑟·麥克唐納
1943年出生於加拿大新斯科舍省雪梨。物理學家、薩德伯裡中微子天文臺研究所主任。達爾豪西大學物理學士、碩士，加州理工學院物理學博士。1970年至1982年任渥太華西北的喬克·裡弗核實驗室研究員，1982年至1989年任普林斯頓大學物理學教授，後加入女王大學。目前是女王大學的大學研究主席及戈登和帕特裡夏灰色粒子天體物理專業主席。
棍田隆章
1959年出生於日本墒玉縣。物理學家、天文學家。埒玉大學理學部物理學科畢業。東京大學理學博士。1986年擔任東京大學理學部助手，在世界一流物理學家小柴昌俊、戶冢洋二門下學習，開始中微子研究。2008年至今任東京大學宇宙線研究所所長及研究所附屬宇宙中微子觀測信息融合中心負責人。
諾貝爾評選委員會在公告中稱，兩位獲獎人在展現中微子變化的實驗中作出了重要貢獻，而這種變化需要中微子具有質量。該發現改變了我們對物質最深處的運作的理解，這對我們如何看待整個宇宙至關重要。
這項發現打開了認識隱藏在世界中的中微子大門。繼光子粒子之後，中微子成為宇宙中最多的物質。對於中微子最深處秘密的發現將重塑我們目前對於宇宙的歷史、結構及未來命運的認識。
在我們目前對物質世界的認識當中，中微子屬於最基本的一類微觀粒子，它基本但不簡單。人類對中微子的認識經歷了複雜而漫長的過程。
在20世紀初的時候，人們已經認識到了在貝塔衰變裡面，一種元素的原子核裡面放出了電子，轉化為另一種元素的原子核。如果這個過程裡面只有這3個粒子參與。由於兩種原子核的質量差是恆定的，那麼根據能量守恆定律，電子將具有單一的能量。1914年，查德威克（J.chadwick）對貝塔衰變裡面電子的能量進行了測量，結果表明電子的能量譜是連續的——它不具有單一的能量，這個結果顯然和能量守恆矛盾。1930年，泡利（w.Pauli）在一封給蘇黎世聯邦理工學院物理所的信裡表示，他猜測存在一種不帶電的自旋為l/2的中性粒子，這種粒子很輕，它帶走了貝塔衰變中的一部分能量，實際上能量還是守恆的。泡利同時給這種粒子命名為「中子」（neutron），不過幾年後，這個名字被查德威克用於命名他所發現的新的中性粒子。費米（E．Fernli）給泡利設想的這種粒子起了沿用至今的名字——中微（neutrinc）。
中微子是中性的，而且非常輕，因此很難用常規的方法探測到。1942年，中國科學家王淦昌首次提出可以利用貝塔衰變的逆過程——反貝塔衰變或者貝塔俘獲來探測中微子，在這個過程中，一個質子和一個反中微子反應，變成一個中子和一個正電子。不過正忙於世界大戰的各國政府無暇關注這樣一個基礎科學方面的實驗建議。直到1956年，美國物理學家萊因斯（F.Reines）和科溫（c.cowan）才通過觀測反貝塔衰變中產生的正電子與電子湮滅時產生的光子，以及由鎘-108吸收中子後產生的光子確認了電子反中微子的存在，他們在1995年獲得了諾貝爾物理學獎。
中微子不止一種，它們具有不同的「味道」。貝塔衰變裡面的中微子全名叫做電子中微子，它還有兩個同類，分別叫做繆子中微子和下中微子。1961年，美國布魯克海文國家實驗室創萊德曼、斯瓦茨和斯泰因貝格爾發現了繆子中微子，並於1988年獲得了關於中微子的第一個諾貝爾物理獎。直到2000年美國費米實驗室的DONUT合作組才直接觀測到下中微子。
中微子在粒子物理標準模型當中屬於一個叫做「輕子」的家族，3種味道的中微子分別乘帶電的電子，繆子和丁相對應。當粒子反應中產生1個電子時，就會吸收1個電子中微子礅者放出1個電子反中微子。對於繆子和T也有類似情況，這意味著輕子數守恆。目前我們還沒有在自然界發現破壞輕子數守恆的過程。
太陽的燃燒給地球提供了幾乎無盡的能源。它的第一步是弱相互作用過程，在這個過程讓4個質子發生聚變，最終變成一個氦原子核（包括兩個質子和兩個中子），兩個正電子和兩個電子中微子。每個質子的消失對應著一個中微子的產生。太陽燃燒的功率達到了4×10zs瓦。這樣，太陽除了發出光外，還放出大量的中微子。在地球表面，每秒每平方釐米能夠接收到大約700億個中微子。
實際上，太陽中微子由幾個不同的弱作用過程產生，不同的過程所產生的中微子能量和流量都不相同。美國普林斯頓高等研究院的巴考爾（J.N.Ba|lcalll）教授從上世紀50年代開始研究太陽裡面的核反應模型。他宣稱可以將這些不同過程產生的太陽中微子流計算得非常精確。第一個太陽中微子探測實驗由美國物理學家戴維斯（R.Davis）提出，他使用的探測物質是洗滌劑裡面的氯。氯-37原子核裡的一個中子捕獲電子中微子後變成一個質子，從而讓氯-37原子核變成氬-37原子核，同時並放出一個電子。戴維斯在每個測量周期結束後，用氦氣將洗滌劑裡面的氬原子帶出來，然後通過計數器統計不穩定的氬-37的衰變。1968年，戴維斯測量的結果表明探測到的中微子僅相當於理論計算的l/3，這就是太陽中微子問題。直觀地說，這個問題意味著要麼是理論算錯了，要麼是實驗測錯了，要麼兩者都錯了。實際上還有一種可能。就是實驗和理論都沒有錯。蘇聯的義大利裔物理學家彭特克沃（B.Pontecorvo）於1968年所提出的中微子振蕩機制就能夠解決這個問題。
中微子如果有質量，那麼可以中微子按照不同的質量進行分類，這稱為質量本徵態。但是參與弱相互作用的時候的中微子卻屬於味道本徵態，每個味道本徵態都是質量本徵態的混合。不同質量組分的中微子飛行速度不同，那麼在飛行一段時間之後，在某個點探測到的中微子質量組分的比例和剛開始時候不一樣，不再是精確的電子中微子了。實際上，在不同距離上探測到的中微子數目可以用量子力學計算精確出來。
太陽中微子的問題在很長的時間內都沒有答案。1985年，美籍華裔物理學家陳華生（H_chen）提出利用重水切倫科夫探測器能夠同時測量電子中微子和總的中微子流量，從而能夠為中微子振蕩是否存在提供模型無關的檢驗。麥克唐納根據陳華生的建議，在加拿大開展了sNO實驗，對太陽中微子進行觀測。2001年，sNO發布了實驗結果，宣布測到了來自太陽的電子中微子和其他中微子，總的中微子流量和太陽模型計算的結果相符合。這個結果完美的證明了中微子振蕩的存在，也表明了戴維斯的探測結果的正確性。戴維斯獲得了2002年的諾貝爾物理獎，日本的小柴昌俊由於觀測到來自宇宙中sNl987A超新星爆發的中微子與他分享了這個獎項，他們的成就標誌著中微子天體物理的開端。
高能宇宙射線與大氣層裡面的原子核反應，能夠產生大量的不穩定粒子，這些粒子在衰變時候也會產生電子中微子和繆子中微子，它們的能量比太陽中微子高很多。1986年，美國的IMB實驗首先發現大氣裡面的繆子中微子的流強小於理論預言值。位於日本岐阜縣的超級神岡實驗在1998年發布了對大氣中微子的精確研究結果，梔田隆章領導了對實驗數據的分析。他們研究了在3年時間內探測到的繆子中微子的天頂角分布，發現這個分布只能用中微子振蕩來進行解釋。這是首個關於中微子振蕩的直接證據。
大氣中微子實驗和太陽中微子實驗相互印證，確鑿無疑的證實了中微子振蕩的存在，這是一種宏觀的量子力學現象，是人類對中微子這種微觀粒子本性認識的重大進展。中微子振蕩也說明中微子具有3種不同的質量，間接證明了他們的質量雖小，但不是零。棍田隆章和麥克唐納獲得今年的諾貝爾物理學獎是實至名歸。
近一個世紀以來，人類對中微子的認識越來越深入？然而，目前對中微子的研究僅僅揭示了其本性的冰山一角。中微子還有諸多未解之謎等待我們去探索和發現。
（註：解讀報告作者為上海交通大學物理與天文系諶勳、劉江來、季向東）