中微子振蕩是一個(gè)量子力學(xué)現(xiàn)象。理論物理學(xué)家布魯諾·龐蒂科夫首先提出此猜想，他認(rèn)為特定位的某一中微子可以轉(zhuǎn)化為不同的味(flavor)。所探測(cè)到的中微子可能處于哪個(gè)味要由傳播中不斷改變的波形決定。中微子振蕩意味著中微子具有質(zhì)量，這與原始的粒子物理標(biāo)準(zhǔn)模型不相吻合，對(duì)理論物理和實(shí)驗(yàn)物理而言都有一定的影響。2012年3月，大亞灣中微子實(shí)驗(yàn)組織發(fā)言人宣布，大亞灣中微子實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)了新的中微子振蕩，并測(cè)量到其震蕩幾率。

2015年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)授予來(lái)自日本的 Takaaki Kajita 與加拿大的 Arthur B.Mcdonald，因?yàn)樗麄儼l(fā)現(xiàn)中微子振蕩現(xiàn)象，該發(fā)現(xiàn)表明中微子擁有質(zhì)量。

概念介紹

中微子振蕩的概念與中性K子系統(tǒng)中的振蕩相似，最早由理論物理學(xué)家布魯諾·龐蒂科夫于1957年提出。

中微子是一種極難被探測(cè)到的基本粒子，在微觀的粒子物理和宏觀的宇宙起源及演化中都極為重要。中微子共有三種類型，它可以在飛行中從一種類型轉(zhuǎn)變成另一種類型，稱為中微子振蕩。

中微子是一種不帶電，質(zhì)量極其微小的基本粒子，也是構(gòu)成物質(zhì)世界的最基本單元之一，共有三種類型，在目前已知的構(gòu)成物質(zhì)世界的12種基本粒子中，占了1/4，在微觀的粒子物理和宏觀的宇宙起源及演化中同時(shí)扮演著極為重要的角色。中微子有一個(gè)特殊的性質(zhì)，即它可以在接近光速的飛行中從一種類型轉(zhuǎn)變成另一種類型，通常稱為中微子振蕩。原則上三種中微子之間相互振蕩，兩兩組合，應(yīng)該有三種模式。其中兩種模式自上世紀(jì)60年代起即有跡象。[2]  中微子的前兩種振蕩模式即“太陽(yáng)中微子之謎”和“大氣中微子之謎”已被實(shí)驗(yàn)證實(shí)，其發(fā)現(xiàn)者憑此獲得了2002年諾貝爾獎(jiǎng)，但第三種振蕩則一直未被發(fā)現(xiàn)，甚至有理論預(yù)言其根本不存在。

中微子振蕩（光行天下配圖）

振蕩現(xiàn)象

最近的物理研究表明中微子具有微小的質(zhì)量。1998年，日本的超級(jí)神岡實(shí)驗(yàn)（Super Kamiokande）以確鑿的證據(jù)發(fā)現(xiàn)中微子存在振蕩現(xiàn)象，即一種中微子在飛行中可以變成另一種中微子，使幾十年來(lái)令人困惑不解的太陽(yáng)中微子失蹤之謎和大氣中微子反�，F(xiàn)象得到了合理的解釋。中微子發(fā)生振蕩的前提條件就是質(zhì)量不為零和中微子之間存在混合。2001年，加拿大的太陽(yáng)中微子流測(cè)量實(shí)驗(yàn)（SNO）實(shí)驗(yàn)通過(guò)巧妙的設(shè)計(jì)，證實(shí)丟失的太陽(yáng)中微子變成了其它種類的中微子，而三種中微子的總數(shù)并沒(méi)有減少。同樣的結(jié)果在KamLAND（反應(yīng)堆）、K2K（加速器）這類人造中微子源的實(shí)驗(yàn)中也被證實(shí)。Super-K實(shí)驗(yàn)與Homestake太陽(yáng)中微子實(shí)驗(yàn)于2002年獲得了諾貝爾獎(jiǎng)。

振蕩原因

中微子振蕩的原因是三種中微子的質(zhì)量本征態(tài)與弱作用本征態(tài)之間存在混合，一個(gè)電子中微子具有三種質(zhì)量本征態(tài)成份，傳播一段距離后變成電子中微子，μ子中微子，τ子中微子的疊加。

中微子的產(chǎn)生和探測(cè)都是通過(guò)弱相互作用，而傳播則由質(zhì)量本征態(tài)決定。由于存在混合，產(chǎn)生時(shí)的弱作用本征態(tài)不是質(zhì)量本征態(tài)，而是三種質(zhì)量本征態(tài)的疊加。三種質(zhì)量本征態(tài)按不同的物質(zhì)波頻率傳播，因此在不同的距離上觀察中微子，會(huì)呈現(xiàn)出不同的弱作用本征態(tài)成分。當(dāng)用弱作用去探測(cè)中微子時(shí)，就會(huì)看到不同的中微子。