摘要：中微子就是灵魂粒子吧？是幽灵粒子，但不是你想的那个幽灵。中微子不是可以穿透一切吗？抓住了用什么容器装？用捉孙悟空的宝葫芦。现实中的钟馗，捉到秦始皇了吗？

呵呵，在一个视频评论区，我被网友们的留言给笑翻了！还有一些评论没有敢搬上来，担心被平台判为封建迷信。

这个有意思的视频是关于一天能捉60个中微子的科普视频。视频博主是蒋院长，我看了他的个人简介，立马判断这个人与前段时间被曝光的几个假冒伪劣“专家”差不多，什么“人民一号卫星、星云星座总设计师”，什么“中国军转民杂志社”等等。

呵呵，恕我孤陋寡闻，之前从来没有听说过这些。在网上仔细一查，这些名头都是具有官方“背书”的，应该不是假的。受蒋院长视频的启发，就在这里聊聊让无数网友感到神秘莫测的“中微子”，看看到底是个啥东东。

宇宙是由物质组成的，能够以自由状态存在的最小物质组成部分就是粒子。粒子又可以分成很多种，电子、质子、中子、介子、夸克、轻子、强子族等。今天聊到的中微子与中子不是一回事，中微子是一种电中性、质量极小（接近零，但非严格为零）的基本粒子，属于轻子家族的一员。

经过科学家们的研究，发现中微子有三种不同的味，分别是电子中微子νe、μ子中微子νμ、τ子中微子ντ。需要提醒的一点是，这里的“味”不是“味道”，而是中微子的身份标签而已，这个“味”来源于Flavor这个词语。

正是因为中微子的特性使然，中微子几乎是无法被察觉的神秘存在，能够轻松穿透星球、岩石等任何物质，甚至是穿过我们的身体，却不会留下任何痕迹，因此被科学家们称为 “幽灵粒子”。正是因为“幽灵”两个字被众多的网友解读成“鬼”“灵魂”，其实并非如此。中微子是一个科学的概念，研究中微子也不是为了“捉鬼”“捉魂”。

既然中微子能穿透任何物质，那么如何捕捉中微子呢？难道真的要用西游记里面，用来捉拿孙悟空的宝葫芦吗？

要理解中微子的捕捉逻辑，先要打破一个误区，中微子并非“绝对不能和物质相互作用”，它只是极难发生作用而已。如此一来，我们就可以用“守株待兔”的方式来“捕捉”。核心思路是以海量对微量，以耐心等偶然。总有极个别的幸运儿会和物质粒子发生碰撞，而我们的探测器，就是要抓住 这种碰撞产生的痕迹。

目前来看，捕捉中微子的方式主要有三种：

第一种是水池陷阱。在水池里加上大量闪烁体的液体，比如掺了钆元素的水，或专用的有机闪烁液。当正电子撞出水池里的电子时，会发生湮灭，释放出两道方向相反、能量固定的γ射线。被 变成的中子会在水中游荡一段时间，最终被钆原子捕获，又会释放出几道 γ 射线。

在水池的周围，密密麻麻摆满了光电倍增管。这是一种能把微弱光信号放大百万倍的仪器。只要捕捉到先两道强光、后几道弱光的特征信号，就说明“抓”到了一个反电子中微子。

中国的大亚湾中微子实验和江门中微子实验，用的都是这个原理的升级版。比如江门实验的探测器是一个直径25米的巨型不锈钢球，里面装了2万吨掺钆液体，周围有1.5万个光电倍增管，相当于把水池放大了上万倍，目的就是为了提高捕捉到中微子的概率。

第二种是冰立方陷阱。有些中微子来自宇宙深处的极端事件，比如超新星爆发、黑洞吞噬物质等，这些中微子的能量极高，要想捕捉到它们的痕迹，需要专门的探测器，比如位于南极的冰立方中微子天文台。

科学家们在南极冰层下1.5公里到2.5公里处，钻了86个深孔，每个孔里插了60个光学传感器，总共5160个传感器，覆盖了1立方公里的冰块，相当于100万个标准游泳池的体积。

当高能中微子穿过冰层时，如果恰好撞上冰中的氧原子核，会撞出 一个高速运动的缪子。缪子的速度比光在冰中的速度还快，这种超光速运动会产生切连科夫辐射，表现为蓝色的光。周围的光学传感器就能捕捉到这道蓝光的传播方向和时间，通过计算光的轨迹，就能反推出中微子的来源方向和能量，相当于找到了中微子的踪迹。

第三种是核乳胶陷阱。陶中微子是三种中微子当中最难捕捉的，因为它的质量最大，产生条件最苛刻，而且和物质作用后会产生陶子。陶子的寿命极短，只有3×10⁻¹³秒，刚产生就会衰变，留下一串特殊的衰变痕迹。

为了应对这种变化特征，科学家想到了用核乳胶，一种类似胶片的特殊材料，核乳胶里布满了微小的卤化银晶体，当粒子穿过时，会在晶体上留下“损伤”；经过显影、定影后，这些损伤会变成黑色的“径迹”，陶子会先留下一段短而粗的径迹，然后瞬间衰变成其他粒子（比如缪子或电子），留下另一段径迹，形成“Y”字形或“V”字形的特征轨迹，就像粒子留下了脚印。科学家通过显微镜观察核乳胶上的径迹，一旦发现这种特殊的脚印，就证明捕捉到了陶中微子。

中国的中微子研究起步于20世纪末，早期主要以参与国际合作项目为主，积累了宝贵的经验。真正让中国在该领域崭露头角的，是大亚湾反应堆中微子实验。

2006年，大亚湾反应堆中微子实验正式启动，实验地点选在广东省深圳市大亚湾核电站附近的山洞中。之所以选择这里，是因为核电站会产生大量的电子中微子，为实验提供了充足的研究样本。山洞的天然屏障能有效屏蔽宇宙射线等外界干扰，可以提高探测的精度。

科研团队在山洞中建造了三个地下实验大厅，每个大厅都放置了巨大的探测器。探测器的核心是直径5米的不锈钢球，球内装满了20吨掺有钆元素的液体闪烁体。采用的就是水池陷阱的工作原理。

2012年，大亚湾反应堆中微子实验取得了重大突破，首次发现了中微子的第三种振荡模式，不仅填补了粒子物理标准模型的空白，还为解释宇宙中物质多于反物质的谜题提供了重要线索。这一成果被国际物理学界评为“2012年十大科学突破”之一，也让世界看到了中国在中微子研究领域的实力。

2015年，江门中微子探测器项目在广东省江门市开平市启动，它的目标是更精确地测量中微子振荡的关键参数，并探索中微子质量顺序这一核心科学问题。

江门中微子探测器的规模更为庞大，主要包括三部分，核心探测器、有机玻璃球、外部水池。它的核心探测器是安置于地下实验大厅44米深的水池中央，达2万吨的液体闪烁体探测器。由263块 12厘米厚的烘弯球面板和上下烟囱粘接而成的世界最大的单体有机玻璃球，用于承载液体闪烁体。这个巨大的“玻璃球” 被放置在地下700米深的矿井中，这里的岩石层能最大限度地隔绝外界干扰。

为了捕捉中微子产生的微弱信号，玻璃球表面安装2万个左右的20英寸的光电倍增管，其灵敏度和探测效率都达到了世界领先水平。2025年8月26日成功完成2万吨液体闪烁体灌注，并正式运行取数。据说，截至8月30日，探测器日均捕获约50-60个反应堆中微子。

看到这里，有些看官可能心存疑惑：研究中微子到底有什么卵用呢？呵呵，我也有这种疑惑呢。根据了解，研究中微子会推动物理学领域的进步，也就是说关于中微子的研究，是理解宇宙起源与基本物理的关键窗口，并且在核安全、地质与深海探测等领域也能展现实际价值。

中国的中微子研究正从跟跑向并跑、领跑转变，中国科研团队有望在中微子质量顺序、宇宙高能中微子起源等关键科学问题上取得更多突破性成果，为人类解开宇宙的奥秘，基于中微子通信的新型信息传输方式，利用中微子探测技术开发的医疗诊断设备等领域贡献中国力量，让“幽灵粒子”真正走进人们的生活。

来源：松子说教育