捕捉中微子的身份轉變行為贏了東京大學的 Takaaki Kajita 和加拿大金斯頓女王大學的 Arthur McDonald 獲得 2015 年諾貝爾物理學獎。科學家帶頭進行了大型地下實驗，結果揭示了難以捉摸的粒子從一種變體變成另一種變體。這些重要的發現表明中微子具有質量，這證實了許多物理學家的懷疑，但違反了標準模型，即預測自然粒子和力的特性的框架。
「這非常令人興奮，」麻省理工學院的中微子物理學家珍妮特·康拉德說。 “我等這一刻已經等了很多年了。”中微子質量雖然對於單一粒子來說很小，但可能對改進標準模型和理解宇宙的演化產生重大影響。
自從物理學家沃夫岡·泡利在1930年提出中微子的存在以來，中微子就一直具有神秘的吸引力。核心中不斷產生。但它們很少與其他物質相互作用。 20 世紀，物理學家得出結論，中微子沒有質量，並以三種「味道」出現，這三種「味道」以中微子與物質相互作用時產生的粒子命名：電子、μ子和τ子。
但那張照片有問題。太陽是一個巨大的核反應堆，發射大量的電子中微子，但實驗偵測到太陽輻射的電子中微子數量大約是預期的三分之一。一些研究人員開始懷疑太陽中微子在飛往地球的途中正在振盪或改變味道。
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中微子神秘主義者
然而，中微子很難偵測到，需要聰明才智和龐大的探測器來研究它們。梶田和超級神岡登場。日本的地下實驗於 1996 年啟動，由 11,000 多個感測器組成，用於尋找 50,000 公噸水箱內中微子碰撞引發的閃光。
Kajita 和他的 Super-Kamiokande 合作者專注於檢測當來自太空的帶電粒子與空氣分子碰撞時大氣中產生的 μ 中微子。研究人員計算了中微子相互作用引起的罕見閃光，並繪製了每個中微子的來源圖表。來自上方的μ子中微子多於下方，儘管它們穿過地球時未受影響。 1998 年，研究小組得出結論，來自地底的中微子在穿越地球內部的過程中有足夠的時間來改變味道，而來自地表的中微子卻沒有（SN：98 年 6 月 13 日，第 14 頁第374章）。
雖然超級神岡探測器為中微子振盪提供了令人信服的證據，但該實驗無法證明中微子總數（無論味道如何）是一致的。幾年之內，加拿大薩德伯里中微子觀測站透過重新檢視失蹤的太陽中微子問題解決了這個問題。較小但仍然相當大的水箱充滿了重水，它由氫原子和一個額外的中子組成。有時，電子中微子會撞擊原子並產生可偵測到的電子。其他時候，任何味道的中微子都會撞擊原子並觸發可偵測中子的釋放。透過研究這些交互作用，研究人員對總中微子和電子中微子進行了獨立普查。
2001年和2002年，麥當勞團隊證實了來自太陽的電子中微子的稀缺性，但顯示如果考慮到所有類型的中微子，這種短缺就會消失（SN：2001 年 6 月 23 日，第 14 頁第388章）。麥克唐納在新聞發布會上說：「在這個實驗中，我們確實有一個靈光一閃的時刻，我們能夠看到中微子在從太陽傳播到地球的過程中似乎從一種類型變成了另一種類型。
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取得巨大成功
如圖所示，薩德伯里中微子觀測站偵測到最初以電子中微子 (ν) 形式發射的中微子 (ν)e）來自太陽（左）。中微子撞擊重水中的氘原子（D）引發的閃光（右）使研究人員能夠比較檢測到的電子中微子（頂部相互作用）和總中微子（底部相互作用）的數量。結果表明，太陽中微子在飛往地球的途中正在改變味道。
© Johan Jarnestad/瑞典皇家科學院
薩德伯里的發現同時解決了太陽中微子缺失的問題，並證實了超級神岡探測器的結論，即中微子會改變味道並具有品質。雖然中微子可以被認為是粒子，但它們也是由不斷相互幹擾的三種成分（三種味道）組成的波。當中微子在空間中移動時，其複合波的特性會改變。
這些發現引發了康拉德所說的中微子振盪產業。分析太陽、大氣、粒子加速器和核反應器中產生的中微子的實驗正在對中微子的身份改變行為進行精確測量。SN：2013 年 1 月 26 日，第 14 頁18）。這些結果應該使物理學家能夠確定三種中微子的確切質量，每種中微子的質量都必須非常小——大約是電子質量的百萬分之一。
許多物理學家希望中微子進一步超越預期。最近的一些實驗表明，中微子的振盪行為可能與其反物質夥伴不同。這種差異可能有助於解釋為什麼宇宙是由物質主導的，儘管宇宙一開始可能有等量的物質和反物質。
