本报杭州10月6日电 （记者　李文芳） 中微子是什么？有人说它如同幽灵，神秘而且孤僻。它能自由穿过地球，不与任何物质发生作用。更奇异的是，从太阳中发射出的中微子到地面后部分会离奇消失。那么，中微子到底去哪儿了？

　　10月6日17时45分，瑞典皇家科学院宣布将2015年诺贝尔物理学奖授予日本科学家梶田隆章和加拿大科学家阿瑟·麦克唐纳，以表彰他们通过中微子振荡发现中微子有质量这一研究成果。

　　这一研究，揭示了中微子消失之谜。瑞典皇家科学院评价说，该研究在粒子物理学领域开辟了新的疆土，两位科学家的发现改变了人类对宇宙的历史、结构和未来的认识。

　　中微子之谜

　　我们生活在一个中微子的世界中。在整个宇宙中，中微子的数量仅次于光子，是宇宙中数量最多的粒子之一。在抵达地球的中微子中，大部分都源自太阳内部的核反应过程。中微子几乎以光速在宇宙中传播，几乎不与物质发生相互作用。但中微子在离开太阳向地球运动的过程中，一部分中微子会凭空消失，这成为困扰许多科学家的一道难题。

　　1998年，在深埋在地球深处的巨大设施中，成千上万的机器眼等待着解释中微子秘密的时机。通过实验，梶田隆章所在的超级神冈探测器团队证明，中微子似乎会发生身份“转化”，当时探测器捕捉的中微子是在宇宙射线和地球大气层的相互作用中诞生的。

　　而在地球的另一端，加拿大萨德伯里中微子观测站的科学家们则在研究从太阳过来的中微子。2001年，阿瑟·麦克唐纳所带领的研究小组也证明了这些中微子同样存在类似的转变现象。

　　殊途同归，二人的这两项实验结果导致了一种新现象的发现——中微子振荡。值得一提的是，2012年中科院高能物理研究所利用我国大亚湾核反应堆群产生的大量中微子，发现了一种新的中微子振荡，并测量到其振荡几率。

　　中微子振荡这一研究解释了中微子消失之谜，也就是说，中微子只是在飞行途中变身了，而并没有消失。此外还带来了一个影响深远的结论：长期被认为没有质量的中微子，其实是有质量的。

　　“这个结论无论是在粒子物理领域，还是我们对宇宙本身的理解，都具有开创性的意义!”中国科学技术大学近代物理学教授韩良说。

　　宇宙新开始

　　“两位科学家的实验结果证明中微子是有质量的，这是二十年来标准模型上裂开的第一道实验缺口。而从这道缺口里会出现怎样的新物理学呢？没人知道，但这无疑是至关重要的发现，甚至可能决定宇宙未来的命运。”韩良说。

　　韩良教授解释说，要解释中微子“变身”这一现象，须求助于量子物理。在量子世界里，粒子和波是同一物质的两种不同形态。带有特定能量的粒子可以由与之相应、具有特定波长的波来描述。在量子物理中，电子中微子、μ中微子和τ中微子表示为不同质量本征态的叠加。

　　当波处于同相时，不同的中微子是无法区分开来的。但当中微子在空间中运动时，物质波会出现相位差，变成各种叠加态。给出某一地点的叠加状态，就能计算出在该地最可能发现哪种中微子的概率。这一概率会随地点不同而变化——也即振荡，使得中微子以不同的身份出现。

　　“中微子振荡研究有助于解释宇宙中物质-反物质不对称现象，也就是我们常说的宇宙中‘反物质消失之谜’。我们对宇宙的研究，这才刚刚开始。”韩良说。