中微子|基本粒子12｜β衰变能量丢失之谜，中微子是如何被发现的？( 二 ) 探测器|物理学家

所以β衰变的过程就变成了这样的，一个中子发生β衰变以后，会变成了一个质子、一个电子和一个反电子中微子。
这里我想问大家一个问题，为什么在上述的反应中，生成的是一个反电子中微子。大家先思考一下，后面我会加以说明。
好，那既然泡利预言了中微子，那我们就需要找到这个粒子，可是中微子是出了名的难以探测，它的穿透能力太强力，所以直到25年以后，也就是1956年我们才捕捉到了中微子。
要想了解探测中微子的原理，我们还需要把β衰变的过程再详细地说一遍，刚才我们说了，一个中子会衰变成一个质子、电子和反电子中微子。
在这个反应中，我们可以看出有三个守恒的量子数，首先是重子数守恒，一个中子变成了质子，重子数不增不减。
还有电荷守恒，一个中子变成了质子，虽然质子带了正电，但是它又释放了一个带负电的电子，所以电荷不增不减。
最后是轻子数守恒，由于它释放出了一个电子为了保证电荷守恒，但是却无缘无故地创造出了一个轻子，也就是电子，它的轻子数是1 ，所以为了抵消这个轻子数，就必要还要生成一个粒子，就是反电子中微子，它的轻子数是-1 ，所以就保证了反应的过程中轻子数也是守恒的。这就是为啥要生成反电子中微子了。
大自然就是这么奇妙，真的是不可思议，当然除了这些守恒量以外，在反应中能量、动量、角动量肯定也是守恒的。
不光是β衰变，在以后遇到的所有的衰变过程，都要遵守最基本的守恒规律，其实也可以这么说，只要是遵守守恒规律的反应，都可以发生。
你看，刚才我们说了，中子可以变成质子、电子和反电子中微子，那你说一个反电子中微子加上质子，能不能变成中子和正电子，这个反应可以发生吗？
思考一下，肯定可以，对吧！因为它没有违法任何守恒量，可以看出，其实我们只是把中子到质子、电子和反电子中微子这个反应中的电子挪到了反应的前面，和中子待在一块。但是把电子挪过去的时候，就要把它变成相应的反粒子，也就是变成正电子，这就是交叉变换原则。
这里我们了解下就行了，听懂没听懂都不要紧，我们只需要记住一点，质子加反电子中微子，可以变成中子和正电子，这个反应。因为这个反应正是我们探测中微子存在的原理。
在1956年的时候，物理学家莱因斯和柯温，他俩就使用了200升水作为探测器，因为水里有大量的质子，并且在探测器的两边分别装了370加仑的液体闪烁探测器，用来捕捉反应后生成的γ光子。
他俩就把这个装置埋在核电站附近很深的地下，如果真的有反电子中微子，那么它就有可能撞上水里的质子，然后变成中子和正电子。
正电子在水里经过减速以后会与一个电子发生湮灭，然后会朝相反的方向释放出两个伽马光子，这两个伽马光子的能量都是0.51M电子伏特，伽马光子分别进入两边的两个液体探测器，我们就能知道，在水里生成了正电子，并发生了湮灭，就可以确认是质子和反电子中微子发生了反应，也就确认了中微子的存在。
在这个反应中还生成了一个中子，这个中子随后会被掺在水里的镉原子核吸收，镉原子核在吸收了这个中子以后会处在激发态，然后它就会释放出伽马光子落回到基态。
两边的液体闪烁探测器同样可以检测到生成的这些伽马光子，就更加确认了是质子和反电子中微子发生了反应。
那实验结果是肯定的，中微子确实存在，但不知道为啥他俩的诺奖一直到了1995年才颁发，这个时候柯温都已经去世了，钱不钱的都不是很重要，主要是人家在世的时候没有享受到诺奖的荣誉，这就有点可惜。
最后我们说下，为啥不直接叫中微子，而是要叫它电子中微子，因为中微子也有味道属性，它分为了三种，其他的两种我们在后面就说到。
由于电子中微子在反应中总是和电子相关联，它就好像是电子的小弟一样，所以就叫他电子中微子。或者你可以认为它是电子味道的。
好，现在我们已经知道了两个轻子粒子，就是电子和电子中微子，他俩被称为第一代轻子，后面我们还会说到第二代、第三代轻子。
那今天的内容就到这里，下节课我们说中微子质量的问题。