用最贵的秤 称最轻的物质

牧濑

贯穿地球的幽灵

“铁罐头”小心翼翼地穿过小镇。

中微子与我们熟知的电子、光子一样，也是基本粒子，在宇宙中无处不在。它们的奇特之处在于能轻松穿过世界上的绝大多数物质，就连地球也不例外，它们仅需0.04秒就能穿过地球，以接近光速的速度飞奔。伸出你的手，光是指甲盖那么小的地方，每秒就有660亿个中微子穿过。就在你阅读这篇文章的时候，它们也在一刻不停地穿过你的身体。

但不用害怕，这种粒子不会对你造成半点伤害，你也感觉不到它们的存在。它们像幽灵一样，几乎不可能撞上原子内的原子核和电子，总是轻松穿过原子，不留下任何影响。

因此，中微子極难被发现，自1930年被提出后，科学家用了二十多年才找到它的踪迹。

最小的粒子，最大的秘密

你或许思考过地球怎么诞生的，那你是否想过，质量是怎么来的？

无论是你的身体，还是水、空气、星球，都具有质量，质量是物质最基本的属性之一，似乎世间万物本来就应该有质量。你能跳多高？火箭要多快的速度才能飞离地球？质量对于许多物理问题都至关重要。不过，在科学家眼里，质量的起源也和宇宙的诞生一样神秘。而质量起源的答案，可能就藏在小小的中微子身上。

世界上最灵敏的体重秤

KATRIN的内部

想知道自己有多重，只要站到体重秤上就可以了;但对于难以捉摸的基本粒子，人们无法直接测出它们的质量。科学家已通过各种复杂的实验算出了多种粒子的质量，称量中微子却仍是个难题。于是，多国科学家共同合作，打造了这个名为“KATRIN”的巨型仪器，用它来“称”中微子的质量。

看起来笨重粗犷的KATRIN，其实是迄今为止最灵敏的秤，但它还是不能直接称量中微子，而是通过测算能量变化入手，因为物质的质量可以转换成能量。例如，原子弹的破坏力惊人，是因为它在核裂变反应中损失了一点质量，这些质量转化成了巨大的能量。物质的质量可以转换成能量，那中微子带走的能量也可以反过来代表它的质量。

五十万分之一

在KATRIN的帮助下，科学家终于得到了中微子质量的估计值。

电子是第二轻的物质粒子，质量约为9.1×10-28克;而最轻的物质粒子——中微子，质量仅为电子的五十万分之一。同是物质粒子，中微子轻得简直不可思议，将其他粒子远远甩在了后头。 未来，科学家们还将进行更多实验，预计会在3～5年内得到更精确的结果。当中微子的身世之谜最终被揭开时，人类对世界的认识也将更进一步。