中微子之謎：它是粒子還是能量？

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對於生活在19世紀的物理學家來說，物體的質量和能量是兩種不同的東西。那些佔據空間的有質量的東西被稱為物質。由於具有質量，它就有了慣性，並且可以對萬有引力作出反應。對於能量來說，它不佔據空間，也沒有質量，但是它能做功。他們還發現，物質是由基本粒子組成的，而能量大部分情況下則表現出波的形式。

不僅如此，當時的物理學家還認為，物質是不能創生也是不能消滅的，同樣的道理對於能量也是適用的。宇宙中物質的總量是不變的，能量的總量也是不變的。於是，在當時就有兩條定律：質量守恆定律和能量守恆定律。

1905年，愛因斯坦提出了狹義相對論，其中就有一個非常著名的方程：質能方程。這個方程把質量和能量聯絡在一起，是我們所熟知的原子彈的基本原理。既然質量可以轉化為能量，能量也可以轉化為質量，那麼上面的兩條守恆定律我們就只要考慮其中之一就夠了。一般來說，我們只考慮能量守恆定律。

β衰變是人們最先認識到的弱相互作用過程。物理學家很早就觀察到了中子會衰變成質子和電子的過程。但是在這個過程中對各個粒子的能量測量發現，反應前後的能量並不守恆。著名物理學家玻爾提出，能量守恆只在宏觀上成立，在微觀上並不成立。但是泡利為了捍衛能量守恆的權威，提出中微子假說。他認為反應後應該有一種叫做中微子的東西把能量給帶走了。

但是在當時仍然有一些疑問：中微子到底是粒子還是像光一樣的能量。因為中微子質量非常小，在當時的技術條件下測得的靜止質量幾乎為零，所以很多人認為它是像光子一樣的能量。但是光子很容易被物質粒子吸收掉，而中微子基本上不與物質粒子相互作用，它能輕輕鬆鬆穿過一光年厚的鋼板而不受影響。

我們知道太陽核心時時刻刻在發生著聚變反應，由此會產生能量輸出。它會釋放出大量的光子和中微子。但是，光子會被太陽的大氣反覆吸收和釋放，它的路徑是隨機不規則的。據統計，光子從核心生成傳播到太陽大氣邊緣需要數十萬年。而中微子就有點不同了，因為中微子很少與物質相互作用，因此一旦生成，它便很快就能到達太陽邊緣。

到20世紀20年代，人們已經開始清楚地認識到，不應該把粒子和波能量當成是不同的東西。我們認為是波的能量，在某些情況下會表現出粒子的形式。同樣，我們認為是粒子的東西，在某些情況下也會表現出波的形式。這就是所謂的波粒二象性，而愛因斯坦的光電效應也加深了這種認識。後來，我們也確實用電子實現了波的衍射。

因此，不管中微子是粒子還是能量，它本質上都是同樣一種東西。所以，我們叫它中微子就足夠了。