中微子與宇宙起源

中微子是宇宙中最基本的粒子之一，它的最大特點就是幾乎不與任何物質反應。不管是人體還是地球，在它看來，都是極為空曠、可以自由穿梭的空間。我們感覺不到它的存在，科學上探測也極為困難。1930年，奧地利科學家泡利為了解釋原子核衰變中能量似乎不守恆的困難，預言了中微子的存在，認為就是這種「永遠找不到的粒子」偷偷帶走了能量。經過整整26年的尋找，美國科學家科萬和雷因斯終於在核反應堆旁探測到中微子，證明了它的存在。雷因斯因此獲得了1995年諾貝爾獎。

科學院高能物理研究所曹俊介紹，中微子共有三種，分別是電子中微子、繆中微子和陶中微子。它們無處不在，在大部分核過程中都能產生，如太陽發光、反應堆發電、岩石的天然放射性衰變，等等，連每個人也會因體內的鉀-40衰變而每天發射約4億個中微子。

據了解，在宇宙誕生的第一秒就產生了無數的中微子，它們留存在現在，充斥著整個宇宙，每一秒鐘就有1億億個穿過我們的身體。它們帶著遠古宇宙的印記，能夠告訴我們宇宙誕生的故事。然而，由於宇宙的膨脹，它們的能量已經降到非常低，以致於現在還沒有找到辦法探測。

以前一直認為中微子沒有質量，永遠以光速飛行。但很早以前就有人提出，假如它們有微小的質量，就可能出現振蕩現象。比如反應堆產生電子反中微子，以接近光速飛離反應堆后，開始變成另外兩種中微子，在2公里左右達到極大值，然後開始變回原來的中微子，像波一樣振蕩。這是一種在宏觀上表現出來的微觀量子干涉現象。

發現中微子振蕩現象間接證明了中微子有質量，但由於質量極其小，我們至今也沒能測出來。也正是因為其質量極其小，我們也不確定在理論上怎麼描述，很可能它的質量起源與其它基本粒子是不同的，所以一般認為中微子可能是新理論的突破口。中微子在宇宙中為數極為龐大，極其微小的質量就會影響宇宙的起源和演化。

宇宙是廣袤空間和其中存在的各種天體以及瀰漫物質的總稱。宇宙起源是一個極其複雜的問題。 宇宙是物質世界，它處於不斷的運動和發展中。千百年來，科學家們一直在探尋宇宙是什麼時候、如何形成的。直到今天，許多科學家認為，宇宙是由大約137億年前發生的一次大爆炸形成的。宇宙內的所存物質和能量都聚集到了一起，並濃縮成很小的體積，溫度極高，密度極大，瞬間產生巨大壓力，之後發生了大爆炸，這次大爆炸的反應原理被物理學家們稱為量子物理。大爆炸使物質四散出去，宇宙空間不斷膨脹，溫度也相應下降，後來相繼出現在宇宙中的所有星系、恆星、行星乃至生命。

曹俊介紹說，宇宙誕生於138億年前。根據已知的物理規律，在宇宙早期，正反物質應該成對產生，是一樣多的。可是我們現在的宇宙中，並沒有發現大量反物質存在的跡象。反物質哪裡去了？這是宇宙起源必須回答的關鍵問題。中微子振蕩會帶來一個意外的後果，即正反粒子的行為可以不一樣，很有可能造成反物質消失。這將是未來中微子實驗研究的重點。