中微子振蕩是一個量子力學現(xiàn)象。理論物理學家布魯諾·龐蒂科夫首先提出此猜想，他認為特定位的某一中微子可以轉化為不同的味(flavor)。所探測到的中微子可能處于哪個味要由傳播中不斷改變的波形決定。中微子振蕩意味著中微子具有質量，這與原始的粒子物理標準模型不相吻合，對理論物理和實驗物理而言都有一定的影響。2012年3月，大亞灣中微子實驗組織發(fā)言人宣布，大亞灣中微子實驗發(fā)現(xiàn)了新的中微子振蕩，并測量到其震蕩幾率。

2015年諾貝爾物理學獎授予來自日本的 Takaaki Kajita 與加拿大的 Arthur B.Mcdonald，因為他們發(fā)現(xiàn)中微子振蕩現(xiàn)象，該發(fā)現(xiàn)表明中微子擁有質量。

概念介紹

中微子振蕩的概念與中性K子系統(tǒng)中的振蕩相似，最早由理論物理學家布魯諾·龐蒂科夫于1957年提出。

中微子是一種極難被探測到的基本粒子，在微觀的粒子物理和宏觀的宇宙起源及演化中都極為重要。中微子共有三種類型，它可以在飛行中從一種類型轉變成另一種類型，稱為中微子振蕩。

中微子是一種不帶電，質量極其微小的基本粒子，也是構成物質世界的最基本單元之一，共有三種類型，在目前已知的構成物質世界的12種基本粒子中，占了1/4，在微觀的粒子物理和宏觀的宇宙起源及演化中同時扮演著極為重要的角色。中微子有一個特殊的性質，即它可以在接近光速的飛行中從一種類型轉變成另一種類型，通常稱為中微子振蕩。原則上三種中微子之間相互振蕩，兩兩組合，應該有三種模式。其中兩種模式自上世紀60年代起即有跡象。[2]  中微子的前兩種振蕩模式即“太陽中微子之謎”和“大氣中微子之謎”已被實驗證實，其發(fā)現(xiàn)者憑此獲得了2002年諾貝爾獎，但第三種振蕩則一直未被發(fā)現(xiàn)，甚至有理論預言其根本不存在。

中微子振蕩（光行天下配圖）

振蕩現(xiàn)象

最近的物理研究表明中微子具有微小的質量。1998年，日本的超級神岡實驗（Super Kamiokande）以確鑿的證據(jù)發(fā)現(xiàn)中微子存在振蕩現(xiàn)象，即一種中微子在飛行中可以變成另一種中微子，使幾十年來令人困惑不解的太陽中微子失蹤之謎和大氣中微子反�，F(xiàn)象得到了合理的解釋。中微子發(fā)生振蕩的前提條件就是質量不為零和中微子之間存在混合。2001年，加拿大的太陽中微子流測量實驗（SNO）實驗通過巧妙的設計，證實丟失的太陽中微子變成了其它種類的中微子，而三種中微子的總數(shù)并沒有減少。同樣的結果在KamLAND（反應堆）、K2K（加速器）這類人造中微子源的實驗中也被證實。Super-K實驗與Homestake太陽中微子實驗于2002年獲得了諾貝爾獎。

振蕩原因

中微子振蕩的原因是三種中微子的質量本征態(tài)與弱作用本征態(tài)之間存在混合，一個電子中微子具有三種質量本征態(tài)成份，傳播一段距離后變成電子中微子，μ子中微子，τ子中微子的疊加。

中微子的產生和探測都是通過弱相互作用，而傳播則由質量本征態(tài)決定。由于存在混合，產生時的弱作用本征態(tài)不是質量本征態(tài)，而是三種質量本征態(tài)的疊加。三種質量本征態(tài)按不同的物質波頻率傳播，因此在不同的距離上觀察中微子，會呈現(xiàn)出不同的弱作用本征態(tài)成分。當用弱作用去探測中微子時，就會看到不同的中微子。