我國古代有一個美麗的傳說，說宇宙原來是混沌一片，后來盤古開天辟地，世界才成形。當(dāng)然，這只是神話，不是科學(xué)。
　　根據(jù)現(xiàn)代科學(xué)的認(rèn)識，我們生活在其中的這一個宇宙是在大約150億年前的一次宇宙大爆炸中誕生的，大爆炸以前和大爆炸最初10-43秒以內(nèi)，宇宙是什么樣子？目前的科學(xué)還無可奉告。只知道大爆炸后10-43秒時，宇宙的密度高達1049克/厘米3 ，溫度是1032攝氏度。
　　當(dāng)時世界上的物質(zhì)是我們還不清楚的粒子。瞬間以后，出現(xiàn)了大批我們今天所認(rèn)識的“粒子”，其中有一類叫做“中微子”。它們不帶電，質(zhì)量極小，與其他粒子的相互作用極弱，長期在太空遨游。還有另外一些粒子，由于它們的相互作用較強，隨著宇宙溫度的變冷而逐漸凝結(jié)成原子、分子，凝聚成星球。大約50億年前，太陽和太陽系形成了，其中也包括地球。
　　在微觀世界中，中微子一直是一個無所不在、而又不可捉摸的過客。中微子產(chǎn)生的途徑有很多， 如恒星內(nèi)部的核反應(yīng)，超新星的爆發(fā)，宇宙射線與地球大氣層的撞擊，以至于地球上巖石等各種物質(zhì)的衰變等。由于中微子與物質(zhì)的相互作用極弱，難以捉摸，以致人們至今對它的認(rèn)識還很膚淺，就連它有無質(zhì)量也還沒有搞清楚。
　　雖然單個中微子的質(zhì)量微不足道，但由于宇宙中它的數(shù)量極其巨大，平均每立方厘米有300個，密度與光子相仿，比其他粒子都要多出數(shù)十億倍，它有無質(zhì)量關(guān)系到人類所在的宇宙將如何演變?？茖W(xué)家目前認(rèn)同的有兩種設(shè)想：一種情況是宇宙將像現(xiàn)在這樣永遠膨脹下去，另一種情況是它膨脹到一定程度后在自身引力作用下發(fā)生收縮。哪一種情況會發(fā)生取決于宇宙的總質(zhì)量。如果總質(zhì)量小于某個臨界值，宇宙自身的引力就不足夠大，前者將會發(fā)生；反之后者將會發(fā)生。如果中微子具有靜止質(zhì)量，其總質(zhì)量會非常驚人，影響到宇宙總質(zhì)量與臨界質(zhì)量的對比關(guān)系，也就是決定宇宙是膨脹還是收縮。
　　另外，從星球內(nèi)部發(fā)出的光很難穿出龐大的星球，我們觀察到的星光、太陽光只是星球和太陽表面發(fā)出的光，只有中微子才能暢通無阻地將星球、太陽內(nèi)部的信息帶給我們。
　　這種神奇的中微子，又是如何被人類發(fā)現(xiàn)的呢？
　　這要從19世紀(jì)末20世紀(jì)初對放射性的研究說起了。當(dāng)時，科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)，在量子世界中，能量的吸收和發(fā)射是不連續(xù)的。不僅原子的光譜是不連續(xù)的，而且原子核中放出的阿爾法射線和伽馬射線也是不連續(xù)的。但奇怪的是，物質(zhì)在β衰變過程中釋放出的由電子組成的β射線的能譜卻是連續(xù)的，而且電子只帶走了它應(yīng)該帶走的能量的一部分，還有一部分能量竟然失蹤了。
　　1931年春，國際核物理會議在羅馬召開，當(dāng)時世界最頂尖的核物理學(xué)家匯聚一堂，其中有海森堡、泡利、居里夫人等。泡利在會上提出，β衰變過程中能量守恒定律仍然是正確的，能量虧損的原因是因為中子作為一種大質(zhì)量的中性粒子在衰變過程中變成了質(zhì)子、電子和一種質(zhì)量小的中性粒子，正是這種小質(zhì)量粒子將能量帶走了。奧地利物理學(xué)家泡利預(yù)言的這個竊走能量的“小偷”就是中微子。1932年真正的中子被發(fā)現(xiàn)后，意大利物理學(xué)家費米將泡利的“中子”正名為“中微子”。
　　泡利的中微子假說和費米的β衰變理論雖然逐漸被人們接受，但終究還蒙上了一層迷霧：誰也沒有見到中微子。就連泡利本人也曾說過，中微子是永遠測不到的。而1946年，意大利天才的物理學(xué)家布魯諾·蓬泰科爾沃想出了捕捉這種神秘莫測的“幽靈”的方法。他的原理是：當(dāng)中微子進入氯原子的原子核后，就會變成可探測到的放射性氬粒子。蓬泰科爾沃的方法多年之后才在技術(shù)上得以運用。
　　在電子俘獲試驗證實了中微子的存在以后，進一步的工作就是測量中微子與其他粒子相互作用引起的反應(yīng)，直接探測中微子。由于中微子與物質(zhì)相互作用極弱，這種實驗是非常困難的。直到1956年，這項試驗才由美國物理學(xué)家弗雷德里克·萊因斯完成。首先實驗需要一個強中微子源，核反應(yīng)堆就是合適的源。這是由于核燃料吸收中子后會發(fā)生裂變，分裂成碎片時又放出中子，從而使其再次裂變。裂變碎片大多是β放射性的，反應(yīng)堆中有大量裂變碎片，因此它不僅是強大的中子源，也是一個強大的中微子源。因為中微子反應(yīng)幾率很小，要求用大量的靶核，萊因斯選用氫核（質(zhì)子）作靶核，使用了兩個裝有氯化鎘溶液的容器，夾在三個液體閃爍計數(shù)器中。這種閃爍液體是一種在射線下能發(fā)出熒光的液體，每來一個射線就發(fā)出一次熒光。由于中微子與構(gòu)成原子核的質(zhì)子碰撞時發(fā)出的明顯的頻閃很有特異性，從而證實了中微子的存在。為此，他與發(fā)現(xiàn)輕子的美國物理學(xué)家馬丁·珀爾分享了1995年諾貝爾物理學(xué)獎。
　　編輯/李章