中微子最大的作用就是讓你，讓我，讓宇宙萬物得以存在。如果你關注諾貝爾物理學獎，你會發現近年來“中微子”常常站上領獎臺，因為它是物理學的現在與未來。最大的原因是它或許是壓倒宇宙對稱守恆的第一根稻草，瞭解了它就是了解了宇宙的起源，物質的起源，甚至是暗物質。

宇宙的構成

如果從物理學的角度來描述如今的宇宙，你只需要瞭解三件事:

1.允許宇宙中存在哪些不同型別的粒子？

2.支配不同粒子之間相互作用的定律是什麼？

3.宇宙誕生的初始條件是什麼。

如果科學家們搞清楚了上面3個問題，並且有超強的、可以計算任意數量的計算能力，那麼他們可以重現我們今天所經歷的整個宇宙。

圖：宇宙的演化

在1960年代，我們通常稱之為基本粒子及其相互作用的標準模型，它描述了六個夸克，三個帶電輕子，三個無質量的中微子，以及用於電磁力的單個光子，三個W和Z玻色子代表弱力，八膠子代表強核力。希格斯玻色子與它們並列，它賦予了宇宙中基本粒子質量。除了受愛因斯坦廣義相對論支配的引力外，這也解釋了所有直接探測到的單個粒子的全部行為。

圖：60年代的基本粒子

關於宇宙有一些我們現在還不瞭解的奧秘，比如:

為什麼物質比反物質多，為什麼弱相互作用會違反cp，而強相互作用不會，宇宙中暗物質的本質是什麼，為什麼基本常數和粒子質量有它們應有的值，或者暗能量從何而來。

不過，在當時我們認為：利用已經發現的基本粒子，所構建的標準模型，已經可以勝任解釋宇宙一切的大部分工作。更確切地說，標準模型似乎足以解釋宇宙的一切，直到我們開始仔細研究來自太陽中，幾乎看不見的“幽靈”訊號:中微子。

消失的中微子

圖：太陽結構

在太陽的引力下，核心中大量氫原子互相擠壓靠近，出現了高溫高壓，雖然還達不到氫核聚變的條件，但是“量子隧穿”以極為微小的機率，打破了氫原子核，核與核相互靠近的能量壁壘，讓兩核彼此相挨，點燃了核聚變的第一把火，使太陽成為了恆星，源源不斷的向外釋放能量。

在這個過程中，能量以光子和高能中微子的形式飛射而出。反應過程為，每四個質子聚變形成一個氦原子核，產生兩個中微子，這是太陽核聚變的淨結果。更具體地說，氫聚變產生了兩個“反電子中微子”。

當科學家計算反應會產生多少中微子，並且根據目前的技術我們應該會在地球上觀察到多少中微子時，科學家卻只看到預期數量的三分之一。

極端的理論成真

圖：日本神岡中微子探測實驗室

在整個20世紀60年代、70年代、80年代和90年代，大多數科學家要麼痛斥用於檢測這些中微子的實驗程式，要麼譴責太陽模型，聲稱一定是哪裡出了問題。然而，隨著理論和實驗的改進，這兩方面的理論與結果仍然站得住腳，那三分之二的中微子就像消失了一樣。

後來科學家提出了一個當時認為是很激進的理論，即中微子有三種味道（型別）。科學家認為除了標準模型之外，中微子還存在一些我們不知道的新物理過程正在發揮作用。這個過程給所有中微子提供了微小但非零的質量，使它們可以混合在一起。當它們穿過物質並與之相互作用（非常微弱的）時，這種混合會使中微子振動，在震盪的過程中中微子會從一種“味道”振盪另一種味道。而我們只檢測了反電子中微子，所以另外兩種“味道”我們檢測不到，就是中微子消失的原因。

圖：中微子振盪轉換曲線

當時我們並不具備檢驗所有味道的中微子的能力，這個問題直到在薩德伯裡中微子天文臺和神岡超級探測器（t2k實驗室）具備了檢測其他中微子“味道”的能力時，我們才知道這些中微子並沒有丟失，而是從一種味道（電子型別）轉變轉換為另一種味道（μ或tau）！現在我們知道，產生的所有中微子都是（反）電子中微子，但是當它們到達地球時，它們被變為了三種，不同味之間的比例為：⅓，⅓，⅓。此外，科學家從這些實驗中測量了它們的質量，確定它們的質量介於1大約1到幾百毫電子伏之間，不到電子的百萬分之一。

圖：中微子的質量

人類發現了中微子從一種風味振盪到另一種，它們有質量，但這些都不重要，真正重要是人類第一次發現了標準模型中的粒子（宇宙中已知的、已發現的粒子）具有標準模型根本無法描述的物理定律。

圖：現在的粒子標準模型

這些物理定律或許是打破宇宙對稱守恆，讓宇宙充滿了正物質的原因，只有找到它，我們才能知道宇宙大爆炸時，正反物質成對湮滅，正物質是如何被炸出來的，為什麼現在宇宙只存在正物質。

圖：正反粒子出現與湮滅

中微子告訴我們宇宙中還有比我們現在知道的更多的東西。這是一個謎，我們越仔細觀察，它只會越加深。

中微子是有質量的，因此它們可能組成宇宙中最大的質量。它們的質量顯然會影響宇宙的演化，雖然目前我們還不知道中微子的絕對質量是多少，但這個質量雖然很小，但因為中微子的個數巨大，所以總質量是巨大的。這個是中微子對宇宙的一個大的影響。

另外，在超新星爆發的時候，中微子也起到了重要作用。超新星爆發99%的能量都是中微子帶走的，可見光帶走的能量其實很小。透過中微子，我們也可以確定超新星爆發的理論模型，這個也相當於是增進了對宇宙的瞭解。

最後，中微子可以作為地球的探針。一個大型的中微子探測器可以探測到來自地球內部的中微子 ，從而確定地幔或者地核中鈾原子的數目，這可以讓我們瞭解地熱的起源，也可以讓我們理解地磁場的起源。從這個意義上來說，地球也是宇宙的一部分，相當於我們也瞭解了宇宙。