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科学家们称它为“幽灵粒子”。它几乎没有质量，飞行速度接近光速，在过去30年里它们都无法被科学所证实。这就是中微子，科学家们希望它能帮助解答一系列关于宇宙的关键问题，其中就包括为什么宇宙里充满了物质。

放射性元素衰变时会产生中微子。它们从太阳，其他恒星甚至我们的身体中发射出来。它们甚至能轻松穿过无数物质。

那么你要如何研究这种可以蔑视一切障碍的光速粒子呢？人类为此建造了一系列极为壮观的实验场所。

锗探测器阵列：解答我们为何存在之谜

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锗探测器阵列(GERmanium Detector Array ，GERDA)通过监测纯锗质结晶体内部的电活动寻找中微子，它深埋在意大利格朗萨索国家实验室地下1.4公里深处。

科学家们希望能发现一种非常罕见的放射性衰减。137 亿年前的大爆炸应该制造了等量的物质和反物质。当它们碰撞时就会毁灭对方，留下能量。如果科学家发现了这种衰减，这就意味着中微子可以同时是粒子和反粒子。这将有助我们了解宇宙中为何充满物质以及我们为何在这里。 　　

萨德伯里中微子观测站：研究中微子大杂烩

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加拿大萨德伯里中微子观测站 (Sudbury Neutrino Observatory， SNO) 建于 80 年代，埋在1.6公里深的地下。最近它升级为 SNO+。

SNO+ 将会探测来自地球、太阳甚至超新星的中微子。它的核心部位是一个巨型塑料球，填充了 800 吨液体闪烁体。这个球被一层水壳环绕并用绳索固定。它被约一万个超敏感光检测器监控，也就是所谓的光电倍增管 (PMTs)。当中微子与探测器中其他粒子发生作用时，液体闪烁体中就会发光， PMTs 可以捕捉这些光。

# 注：液体闪烁体简称液闪，一般由闪烁溶剂、发光物质组成，有时还需添加具有某些特定作用的掺杂物。闪烁体溶剂一般选用芳香族化合物，溶剂用量通常占整个液闪的99%以上。

通过原来的SNO探测器，科学家们才知道至少有三种中微子，或者说三种“味”，它们会一边穿越宇宙空间一边反复变味。

冰立方：探索宇宙

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世界最大的中微子探测器位于南极点。它拥有5160 个传感器，分布几十亿吨冰层之中，以探测宇宙中诸如恒星爆炸、黑洞和中子星等极端事件的高能中微子。

当中微子撞上冰层中的水分子时，它们释放的亚原子粒子高能爆发范围可以达6个城市街区那么大。这些粒子运动极快，会发出一种叫做切连科夫辐射 (Cherenkov radiation)的光锥。冰立方可以探测到它们。科学家们希望借此信息重建中微子的路径，辨认它们的来源。　　

大亚湾：追逐反中微子

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中国大亚湾的山区内埋藏着三个中微子实验厅。厅内一共有6 个圆柱形探测器，每个里面都含有 20 吨的液体闪烁体，周围有近1000个光电倍增管。它们被放入纯水池中，以阻挡一切环境辐射。
　　
附近有一组6个核反应堆大量生产“每秒数百万亿计的无害电反中微子”。这股反中微子接触到液体闪烁体，发出闪光，并由光电倍增管捕捉。

大亚湾实验室旨在研究中微子振荡。同中微子一样，反中微子也在变味。大亚湾的科学家们希望弄清有多少反中微子因为变味而避开了探测。　　

超级神冈探测器：探测中微子形态

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超级神冈探测器 (Super-Kamiokande, Super K) 位于日本西部神冈町的茂住矿山，埋藏在地下914 米处。这个巨大的探测器里含有五万吨纯水，包围着 11200 个光电倍增管。工作人员乘船工作。

与冰立方相似，神冈探测器也通过切连科夫辐射来探测中微子。1998 年，神冈探测器战胜了 SNO，率先发现中微子振荡变味的有力证据，还揭示这种微笑例子也有质量。

现在研究人员正在地下想探测器发射 289 公里长的中微子束，以进一步研究这些振荡。

本文译自 sciencealert，由 许叔 编辑发布。

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