中微子振荡|粒子物理13︱标准模型为什么说中微子没有质量？中微子振荡是啥？( 二 ) 中微子振荡

到这里一切都没有问题，中微子的左旋和标准模型显得非常的融洽，它就是没有质量，但是到了1998年的时候，一个重大的实验结果就彻底了撼动了标准模型的根基。
因为我们发现了中微子有质量，这就是所谓的中微子振荡，这个实验基本上都是由日本人完成的，那日本也因为中微子拿个好几个诺奖。
原因是它们当时有设备，在日本岐阜县的神冈矿山中有一个超级神冈探测器，这个设备在地下1000米地方，这是为了排除其他辐射和粒子的干扰；
这个设备的高度大约是40米，跟一栋十层楼的高度差不多，里面装有5万吨纯水，而且在神冈探测器的墙壁上装有11200个光电倍增管，每个直径大约是50厘米，看起来像一个大灯泡一样，这东西是为了检测中微子与水发生反应以后，释放出来的切伦科夫辐射。
利用这个设备，我们先检测的是大气中微子，大气中微子说的是在地球高层大气产生的中微子，那大气是如何产生中微子的？
我们知道在地球身处的太空中，有来自四面八方的宇宙线在不断地轰击着地球的高层大气，如果这些高能宇宙线与大气中的氮、氧分子发生碰撞以后，就会产生级联反应，就跟粒子对撞机一样，可以生成一些新的粒子，其中就包括中微子。
这些中微子穿过地表就会达到超级神冈探测器，然后被捕捉到。由于中微子的穿透能力很强，所以我们也会认为超级神冈探测器不仅会检测到来自北半球的中微子，也就是来自日本上空的中微子，也能够检测到来自南半球，也就是地球的另一边产生的中微子。
而且，根据上下对称的要求，我们会认为检测到的来自南半球和北半球的中微子的数量应该是一致，这就是我们的理论推测。
起初的实验结果很符合预期，我们在检测电子中微子的时候发现，上下确实是对称的。但是当我们检测缪子中微子的时候，问题就出现了，来自日本上空的缪子中微子的数量是来自南半球的缪子中微子数量的2倍。
很明显这不符合上下对称的要求，这说明南半球有一半的中微子丢失了。最后我们才发现，这些缪子中微子并没有丢，而是变成陶子中微子。
也就是说，在地球背面产生的缪子中微子在横穿地球的时候，它会先变成陶子中微子，然后又变回缪子中微子，又变到陶子中微子，就这样来回的转换，我们把这种转换就称为中微子振荡。
由于超级神冈探测器只检测了缪子中微子，所以发现有一半中微子丢了。这是最早发现中微子有质量的实验证据，那为什么中微子振荡就意味着中微子有质量？这个先不着急，我后面会解释。
下面我们在简单说下，另外一个实验，叫太阳中微子之谜，我们知道太阳发光就是核聚变反应，四个质子聚变成氦原子核，这是质子链反应。
在这个反应中两个质子要变成两个中子，上节课我们说了，质子要变成中子的话，要经历β+衰变，然后释放出一个正电子和一个电子中微子。
根据太阳的核反应我们大致能估算出太阳每秒要放出多少个电子中微子，那最后我们就发现太阳释放出来的电子中微子是理论估计值的1/3 ，这就说明有2/3的电子中微子不知道去了哪里？
同样的结果，我们发现，是电子中微子在飞行的过程中，不停地在变换味道，一会变成缪子中微子，一会变成陶子中微子。
就跟冰淇淋一样，电子中微子本来是草莓味的，一会变成了巧克力味，一会又变成了芒果味的，但是我们的探测器只吃草莓味的冰淇凌，所以就只检测到了1/3的中微子。
这个实验结果也说明中微子具有质量。好，下面我说下，为什么中微子振荡意味着中微子有质量？
当然这个原理其实挺复杂的，我说一个我看过的最简单，最容易理解的一种说法，那爱因斯坦的狭义相对论告诉我们，速度越快，时间越慢，当一个粒子的速度达到光速的话，那它就没有时间的概念了，也感觉不到时间了，那时间的流逝对它就完全没有作用了。
如果中微子以光速在运动，那它就感受不到时间，所以不会因为时间的流逝变成其他的中微子，但实验结果发现它随时间的流逝，在不停的改变味道，这就说明它的性质受到了时间的左右，所以它不是在以光速运动的，所以它有质量，这个好理解吧。
很显然，中微子具有质量是标准模型万万没有想到的，现在我们依然没有对它的质量做出解释，这已经超出了标准模型的理论范畴。