不過很快，喬安華臉上激動的表情便收斂了起來。
“龐教授，不可否認，你這個理論很美妙，但問題是，我們必須得找到你所說的這種惰性中微子，才能證實你的理論正確，按照你這篇論文中計算的結(jié)果，這種中微子存在的時間很短，又很難與其他物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，單單如何設(shè)計實驗找到它，就是一個天大的難題！”
龐學(xué)林淡淡笑道：“喬教授，你還記得太陽中微子失蹤之謎不？”
“太陽中微子失蹤之謎？”
喬安華微微一愣，眉頭微微皺了起來。
他當(dāng)然知道這個在科學(xué)史上著名的難題。
二十世紀(jì)上半葉，物理學(xué)家們普遍相信太陽發(fā)光是由於其內(nèi)部不斷髮生從氫到氦的核聚變反應(yīng)。
根據(jù)這一理論，在太陽內(nèi)部每4個氫核（即質(zhì)子）轉(zhuǎn)化成1個氦核、2個正電子和2個神秘的中微子。
太陽正是由這種核聚變反應(yīng)釋放出來的能量發(fā)光發(fā)熱，哺育著地球上的萬物。
隨著熱核反應(yīng)的進行，中微子被源源不斷地釋放出來。
由於4個質(zhì)子的質(zhì)量大於1個氦核加上2個正電子和2箇中微子的質(zhì)量，反應(yīng)要釋放出大量的能量。
這些能量的一小部分最終以陽光的形式到達地球。
這種核反應(yīng)是太陽內(nèi)部最頻繁出現(xiàn)的反應(yīng)。
中微子可以輕易地從太陽內(nèi)部逃離出去，其能量並不以光和熱的形式出現(xiàn)。
有的時候熱核反應(yīng)產(chǎn)生的中微子能量比較低，帶走的能量比較少，則太陽就獲得了更多的能量。
如果中微子的能量比較高，太陽得到的能量就會相對少一點。
中微子不帶電荷，且沒有內(nèi)部結(jié)構(gòu)。
在基本粒子物理學(xué)的標(biāo)準(zhǔn)模型中，中微子是沒有質(zhì)量的。
每秒到達地球表面每平方釐米的太陽中微子大約爲(wèi)1000億個，但我們卻感受不到它們，因爲(wèi)中微子與物質(zhì)發(fā)生相互作用的概率很小。每1000億個太陽中微子穿過地球時只會有1個與組成地球的物質(zhì)發(fā)生相互作用。由於中微子與其它粒子相互作用的概率微乎其微，它可以輕易地從太陽內(nèi)部逃逸出來並直接帶給我們關(guān)於太陽內(nèi)部核反應(yīng)的重要信息。
自然界中存在3種不同類型的中微子，太陽內(nèi)部核反應(yīng)產(chǎn)生的中微子是電子型中微子，這種中微子的產(chǎn)生是與電子相關(guān)聯(lián)的。另外兩種中微子是μ子中微子和τ子中微子，它們可以在加速器或者爆炸的星體中產(chǎn)生，分別與帶電的μ子和τ子相關(guān)聯(lián)。
1964年，雷蒙德·戴維斯和約翰·白考提出了一個實驗方案來檢驗提供太陽能量的核反應(yīng)到底是不是聚變反應(yīng)。
約翰·白考和他的同事利用一種精細的計算機模型計算了不同能量的太陽中微子數(shù)量。
由於太陽中微子會與氯元素髮生反應(yīng)釋放出放射性氬原子，所以他們還計算了在一個盛滿四氯乙烯的巨桶中觀測到的個數(shù)。
儘管這個想法在當(dāng)時看來有些不切實際，戴維斯還是相信用一個游泳池大小的盛滿純四氯乙烯的容器作探測器能夠測出來理論所預(yù)言的每個月產(chǎn)生的氬的數(shù)量。
戴維斯最早的實驗結(jié)果發(fā)表於1968年。
他所探測到的事例數(shù)只有理論預(yù)言值的三分之一。這種理論預(yù)言的事例數(shù)與實驗不一致的問題後來被稱爲(wèi)“太陽中微子難題”，更流行的說法“中微子失蹤之謎”。
爲(wèi)了解釋太陽中微子難題，人們曾提出來3種可能的方案。
第一種方案認爲(wèi)理論計算也許有問題，可能在兩個地方出了錯：或者太陽模型存在問題，導(dǎo)致理論所預(yù)言的太陽中微子數(shù)量不對，或者計算出來的產(chǎn)生率有問題。
第二種解釋認爲(wèi)或許戴維斯的實驗出了錯。
第三種方案是最大膽的一種，也是討論最多的一種，它認爲(wèi)太陽中微子本身在從太陽到地球穿過宇宙空間的過程中發(fā)生了變化。
在接下來的20年中，許多人又重新仔細計算了太陽中微子的產(chǎn)生數(shù)量。計算所用的數(shù)據(jù)精度在不斷地提高，得出的結(jié)果也更加準(zhǔn)確。
最終發(fā)現(xiàn)，從太陽模型得出的中微子數(shù)量和對戴維斯的實驗裝置所能探測到的中微子事例數(shù)的計算都沒有明顯的錯誤。
與此同時，戴維斯提高了實驗精度，並進行了一系列不同的測試來確認他並沒有忽略某些中微子。
在他的實驗裝置上面也沒有發(fā)現(xiàn)什麼錯誤。實驗與理論不一致的問題仍然沒有得到解決。
前面提到的第三種解釋是由前蘇聯(lián)科學(xué)家布魯諾·龐特克威和弗拉基米爾·格利鮑夫在1969年提出的。
這種想法認爲(wèi)中微子的性質(zhì)並不像物理學(xué)家原先想象的那樣簡單，中微子可能具有靜止質(zhì)量並且不同類型的中微子可以相互轉(zhuǎn)化，後者即所謂的中微子振盪。
這一想法最初被提出來時，並沒有得到大多數(shù)物理學(xué)家的接受。但是隨著時間的推移，越來越多的證據(jù)開始傾向於中微子振盪的存在。這是一種超出了標(biāo)準(zhǔn)模型框架的新物理。
1989年，在第一個太陽中微子實驗結(jié)果發(fā)佈20年以後，一個由小柴昌俊和戶塚洋二領(lǐng)導(dǎo)的日美實驗組（神岡合作組）報告了他們的實驗結(jié)果。他們在巨大的探測器內(nèi)裝滿純水，用以探測水中的電子與來自太陽的高能中微子之間的散射率。
這個實驗裝置精度很高，但只能探測到高能量的太陽中微子。這種高能中微子來自太陽內(nèi)部熱核反應(yīng)中一種相對稀少的過程，即元素的衰變。戴維斯最初的實驗裝置使用的是氯，但也能探測到這個能區(qū)的中微子。
神岡實驗證實了觀測到的中微子數(shù)目的確少於太陽模型的理論預(yù)言值，但其揭示出來的理論與實驗不一致程度比戴維斯的實驗要小一些。
在接下來的10年中，3個新的太陽中微子實驗使中微子失蹤問題變得更加複雜。
由德國人緹爾克斯坦領(lǐng)導(dǎo)的GALLEX實驗室和弗拉基米爾·格利鮑夫領(lǐng)導(dǎo)的SAGE實驗室分別用裝滿鎵的探測器來探測低能太陽中微子，發(fā)現(xiàn)低能中微子同樣存在丟失的問題。
另外，由戶塚洋二和鈴木洋一郎領(lǐng)導(dǎo)的超級神岡實驗使用了總共包含5萬噸水的巨大探測裝置對高能太陽中微子進行了更加精確的測量，令人信服地證實了戴維斯的實驗和神岡實驗觀測到的中微子丟失現(xiàn)象。
這樣，無論是高能太陽中微子還是低能太陽中微子都存在失蹤現(xiàn)象，只是丟失的比例不同。
2001年6月18日中午12時15分，由加拿大人亞瑟·麥克唐納領(lǐng)導(dǎo)的美國、英國和加拿大科學(xué)家組成的中微子實驗組宣佈了一個激動人心的消息：他們解決了太陽中微子難題。
這個國際合作小組使用了1000噸重水來探測中微子。
探測器放置在加拿大南部城市薩德伯裡地下2000米深的一個礦井中。他們用一種不同於神岡實驗和超級神岡實驗的新方法探測高能區(qū)的太陽中微子。這個實驗被稱爲(wèi)SNO實驗。
在SNO最初的實驗中，他們使用的重水探測裝置處在一種只對電子中微子敏感的狀態(tài)。
科學(xué)家們在SNO觀測到的電子中微子數(shù)量大約是標(biāo)準(zhǔn)太陽模型預(yù)言值的三分之一，而先前的超級神岡實驗不但對電子中微子敏感，還對其它類型的中微子也有一定的敏感性，所以觀測到的中微子數(shù)目大約超過了理論預(yù)期值的一半。
如果標(biāo)準(zhǔn)模型是正確的，則SNO的實驗結(jié)果應(yīng)該與超級神岡的一致，即來自太陽的中微子都應(yīng)是電子中微子。兩個實驗的結(jié)果不一致，表明描述中微子性質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)模型有問題，至少是不完備的。
綜合SNO和超級神岡的實驗，SNO合作組不但確定了電子中微子的數(shù)量，還確定了來自太陽的三種類型的中微子的總量，結(jié)果與太陽模型的預(yù)言相一致。
電子中微子佔所有中微子總數(shù)的三分之一。
這樣，問題的所在就清楚了：雖然在地面觀測到的電子中微子數(shù)量只佔太陽中微子總數(shù)的三分之一，但是後者並沒有減少；丟失的電子中微子並沒有“消失”，只是轉(zhuǎn)變成了難以探測的μ子中微子和τ子中微子。
這個具有劃時代意義的結(jié)果發(fā)表於2001年6月，並且很快就得到其它一系列實驗的支持。
SNO合作組在他們的重水探測裝置上測量了全部3種高能中微子的數(shù)量，這在當(dāng)時是獨一無二的。他們的實驗結(jié)果表明：大多數(shù)中微子都是在太陽內(nèi)部產(chǎn)生的，產(chǎn)生時都是電子中微子。
到達地球時，部分電子中微子轉(zhuǎn)變成了μ子中微子和τ子中微子。
SNO實驗的關(guān)鍵在於對3種中微子總數(shù)的測量。正是由於確定了3種中微子的總量，物理學(xué)家才能夠不依賴於具體理論模型令人信服地解釋太陽中微子失蹤之謎。
……
“龐教授，你的意思是，通過太陽中微子實驗可以找到這種惰性中微子的存在？”
喬安華看著龐學(xué)林，皺眉道。