科学探索|核电站内捕捉幽灵粒子( 三 ) 核电站内捕捉幽灵粒子|

在研究质子衰变的时候，大气中微子会对它形成假信号，大气中微子就是高能的宇宙线，从宇宙到达地球大气层以后，会跟大气里面的原子核发生碰撞，最终会产生很多中微子。这些中微子被探测器探测到之后，跟质子衰变的信号很难分开。为了研究质子衰变，就要把大气中微子产生了多少假信号研究清楚，然后把它减掉，我们看到的才是质子衰变。
为了把这个研究清楚，小柴的学生梶田隆章发现大气中微子跟我们想的不一样，很多都丢了。至于为什么丢，当时并不清楚，这个问题一直没有解决。但是日本人非常幸运，就在小柴退休之前几个星期，麦哲伦星系发生一次超新星爆炸， 1987A ，他们探测到的来自超新星的中微子，这个结果被授予了 2002 年的诺贝尔奖。

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在那之后的开始建造的超级神冈实验是一个五万吨的探测器，这个探测器一直到现在仍然是世界上最大的探测器。在这个探测器修建好以后，它的数据质量比神冈要好很多，我们就可以看到很清楚的信号。

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这里就看到了中微子的信号，右上角的图，左边的图就是说电子中微子跟我们看到的想象的是一样的，但是缪中微子跟我们想的不一样，横坐标是天顶角，横坐标是 1 的时候，最右边的这个点表示中微子是从天上来的。等于 -1 的时候就表示从地底下来的，穿过了整个地球，那就说明中微子在产生以后，穿过地球的过程中丢了，而且丢的程度跟中微子振荡的程度是一样的，如绿线所示。所以这是中微子振荡的一个非常确凿的证据。
我们说中微子振荡跟波动一样，中微子产生以后它会变少，然后又会变回来，然后又会变少，这样的话，呈现一个波动，波动的振幅我们用?来表示。这是一种量子干涉现象，因为每一种中微子里面，它会同时存在几个自己的本征态。最早的中微子振荡的迹象是来自于太阳中微子失踪之谜。美国的戴维斯教授，他是从 1960 年代开始研究探测太阳中微子，他因为首次探测到来自太阳的中微子，证明太阳的能源是来自于氢核聚变这个现象，获得了诺贝尔奖。

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但是他不仅仅是证明了太阳的能源来自氢核聚变，同时他也发现了一个太阳中微子失踪之谜，也就是说他看到的太阳中微子的个数只有我们预期的 1/3 ，大部分的中微子都不见了。这个解释有很多种，但是没有一个令人信服的。

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这个问题很多年没有解决。一直到 1984 年美国加州大学有一个华人物理学家叫陈华森，他提出了一个非常天才的想法。他认为我们既然用水看不到太阳中微子去了哪里，那么我们用重水，如果用重水的话，我们能同时看见不同的中微子，这样就能判断中微子是不是真的丢了，还是变成了其他种类的中微子。他提出这个实验由加拿大的萨德伯里完成。