我們知道,，中微子可能是已知粒子中最令人困惑的一種粒子,。它們完全無視所有已知的粒子應(yīng)該如何運動的規(guī)則。他們嘲笑我們花哨的探測器,。就像宇宙中的貓一樣,，它們無憂無慮地在宇宙中漫步，偶爾與我們互動，但只有當(dāng)它們喜歡的時候才會這樣做,，老實說,，這種情況并不常見。

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最讓人沮喪的是，他們戴著面具,，而且從來不會兩次看起來都一樣,，它們的身份實在讓人捉摸不透。

幾十年來,，物理學(xué)家們一直對“真正的”中微子諱莫如深,。但是這回他們能在南極洲找到嗎？雖然“真正的中微子”長期以來一直躲避著物理學(xué)家,，但是南極洲的冰立方中微子觀測站可能會幫助物理學(xué)家找到它們,。

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在這幅圖中,，中微子與南極冰相互作用，在這個過程中脫落了一個介子,。當(dāng)這個介子以超快的速度移動時,，它會留下一道藍(lán)光的痕跡，這就是所謂的切倫科夫輻射,。

但一項新的實驗可能讓我們離摘掉這些面具又近了一步,。揭示中微子的真實身份有助于回答長期存在的問題，比如中微子是否是它們自己的反物質(zhì)伙伴,，甚至有助于將自然力統(tǒng)一為一個統(tǒng)一的理論,。

首先我們知道，中微子有三種:電子中微子,，介子中微子和中微子,。之所以這樣命名是因為這三種粒子可以與三種不同的粒子結(jié)合在一起。比如電子中微子參與電子的相互作用,。

對于非中微子的粒子,，比如電子、介子和tau粒子,，除了質(zhì)量不同外,，這些粒子都是完全相同的。如果你發(fā)現(xiàn)一個粒子有電子的質(zhì)量,，它的行為就會和電子的行為完全一樣,，μ子和tau也一樣。更重要的是，一旦你發(fā)現(xiàn)一個電子,，它總是一個電子,。不多也不少。muon和tau也是一樣,。但它們的近親介子和中微子就不一樣了,。

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我們所說的“中微子”并不總是中微子,。它可以改變自己的身份。它可以在飛行途中變成電子或介子中微子,。

基本上沒有人預(yù)料到的這種奇怪現(xiàn)象叫做中微子振蕩,。這意味著，你可以創(chuàng)造一個電子中微子,，并把它作為禮物送給你最好的朋友,。但是當(dāng)他們得到它的時候，他們可能會失望地發(fā)現(xiàn)一個中微子,，這是非常神奇的,。

由于技術(shù)上的原因，中微子振蕩只有在三個不同質(zhì)量的中微子同時存在時才會發(fā)生,。但是振蕩的中微子不是電子中微子,、介子中微子和陶子中微子。

相反,，有三個“真正的”中微子,，每個中微子的質(zhì)量不同，但質(zhì)量未知,。這些真實的基本中微子的獨特組合創(chuàng)造了我們在實驗室中檢測到的每一種中微子味道(電子，介子,，tau),。所以，實驗室測量的質(zhì)量是真實中微子質(zhì)量的混合物,。與此同時,，混合物中每一個真正中微子的質(zhì)量決定了它轉(zhuǎn)變成每種不同口味的頻率。而現(xiàn)在物理學(xué)家的主要工作就是解開所有的關(guān)系,！包括那些真正的中微子的質(zhì)量是多少,？它們?nèi)绾位旌显谝黄鹦纬蛇@三種味道？

因此,，物理學(xué)家們正在尋找“真正的”中微子的質(zhì)量,，通過觀察它們何時以及多久變換一次口味。科學(xué)家給這三個中微子的名字命名為m1,、m2和m3,。

通過各種艱苦的實驗，科學(xué)家們至少間接地了解了真正中微子的質(zhì)量,。例如,，我們知道質(zhì)量的平方之間的一些關(guān)系。但是我們不知道真正的中微子到底有多重,，也不知道哪個更重,。

可能m3是最重的，而且遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過m2和m1,。這就是所謂的“正常順序”,，因為它看起來很正常，這是物理學(xué)家?guī)资昵熬鸵呀?jīng)猜到的順序,。但根據(jù)我們目前的知識狀況,，m2也可能是最重的中微子，m1緊隨其后,，相比之下m3則微不足道,。這種情況稱為“倒序”，因為這意味著我們最初猜錯了順序,。

當(dāng)然,，也有理論家陣營渴望上述每一種情況都是真實的。試圖將所有(或至少大部分)自然力統(tǒng)一在一個屋檐下的理論,，他們通常要求正常的中微子質(zhì)量排序,。另一方面，為了使中微子成為它自己的反粒子孿生體,，反質(zhì)量序是必要的,。如果這是真的，那么它將有助于解釋為什么宇宙中物質(zhì)多于反物質(zhì),。

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那么它到底是正的還是反的,？這是過去幾十年中微子研究中涌現(xiàn)出來的最大問題之一,，而這正是南極洲大型冰立方中微子天文臺的設(shè)計初衷。該觀測站由數(shù)十串沉入南極冰蓋的探測器組成,，中心的“深核”由8串效率更高的探測器組成,，能夠看到能量較低的相互作用。

雖然中微子幾乎不與正常物質(zhì)交談,，而且它們完全有能力直接穿過地球本身,。當(dāng)它們這樣做的時候,，它們會變成各種各樣的味道。每隔一段時間,，它們就會撞擊南極冰原上靠近冰立方探測器的一個分子,，引發(fā)一連串的粒子，釋放出一種令人驚訝的藍(lán)光——切倫科夫輻射(Cherenkov radiation),。冰立方字符串探測到的就是這種光,。

冰立方的科學(xué)家們使用了三年的深核數(shù)據(jù)來測量每種中微子通過地球的數(shù)量。雖然進(jìn)展是相當(dāng)緩慢,，因為中微子很難捕捉到,。但在這項工作中?？茖W(xué)家們報告說,，他們對正常排序的數(shù)據(jù)略微有些線索，我們和中微子的距離正在拉近,，這是一個令人興奮的消息,。