本文由英国杜伦大学的 Ryan Wilkinson 和 Celine Boehm 撰写，最初发表于对话。
加拿大选手 Arthur B McDonald 和日本选手 Takaaki Kajita 赢得了今年的冠军诺贝尔物理学奖表彰他们令人惊讶的发现，即微小的亚原子粒子有质量。 他们的实验结果迫使科学家重新思考粒子物理标准模型这成功地解释了几十年来对亚原子世界的所有观察结果。
什么是中微子？
中微子是在放射性同位素衰变时产生的，从那时起就一直笼罩在神秘之中沃尔夫冈·泡利1930 年首次提出它们。标准型号，它们被假设没有质量（如光粒子、光子）并且是中性的（缺乏电荷）。 这也可以解释为什么中微子通常直接穿过物质而不相互作用，使得它们极难被探测到。 需要巨大的仪器来观察足够数量的它们以研究它们的特性。
中微子首先被直接观测到考恩-雷因斯实验1956 年，使用来自核反应堆和两个大水箱的中微子。 如果一个与探测器中的原子核相互作用，这会产生闪光，夹在罐子之间的光电倍增管可以接收到闪光。 弗雷德里克·雷因斯1995年荣获诺贝尔奖为了这项工作。
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然而，当探测器变得足够灵敏以观察太阳核反应中产生的中微子时，科学家们面临着一个大问题。 他们计算了应该撞击地球的来自太阳的中微子数量，但仅观察到这个数字的三分之一在他们的实验中。 另一项诺贝尔奖颁发给了雷·戴维斯2002年对于这个发现。 这些失踪的中微子之谜被称为“太阳中微子问题”，40 年来一直是一个谜，直到梶田和麦克唐纳领导的合作有了令人兴奋的发现。
地下发现
中微子分为三种不同类型或“风味”：电子、μ子和τ子，它们的质量略有不同，并且可以以不同的方式与其他粒子相互作用。
1998年，现在就职的梶田东京大学，宣布超级神冈实验在日本发现中微子“振荡”在这些味道之间，这要归功于量子力学的奇怪规则。
超级神冈探测器检测到直接来自上方大气层的μ子中微子，以及穿过地球后从下方撞击探测器的μ中微子。 由于中微子几乎不相互作用，因此来自两个方向的中微子数量应该相等。 然而，直接降落到超级神冈的μ中微子数量比穿过行星的μ中微子还要多。 这表明，运动时间较长的 μ 中微子有更多时间振荡成可以逃避探测器的 τ 中微子。
路透社
这些结果于 2001 年由 Arthur B McDonald 证实，他的总部设在女王大学在加拿大，以及萨德伯里国家天文台合作，这次是通过探测来自太阳的中微子振荡。 通过仔细观察中微子与“重水”，他们能够确定中微子的总数以及电子中微子的比例。 至关重要的是，他们证明，一旦考虑到所有的味道，就不会丢失中微子。
梶田和麦克唐纳的发现解决了太阳中微子问题，因为它可以解释失踪的中微子去了哪里； 它们只是在从太阳到探测器的途中改变了味道，这意味着它们无法被记录下来。 它还表明，是不完整的，因为在没有中微子质量的情况下这种振荡是不可能的。
由于他们的开创性工作，中微子领域在世界范围内蓬勃发展，每个大陆都进行了实验。 既然我们知道中微子具有质量，我们需要新的理论来解释它们如何获得质量。 如果新的基本粒子是中微子质量的原因，那么其中一个粒子就可以解释中微子的质量。，一种神秘物质，构成了宇宙中绝大多数物质。 该领域的工作正在进行中，令人兴奋的发现可能即将到来。
