從泡利提出中微子概念至今已有80餘年，在中微子假說的提出、中微子的發現及研究中微子的過程中一波九折，其中有不少很有趣的故事，使本來就像幽靈的中微子顯得更加神秘。

直接探測中微子就是要測量中微子與質子相互作用引起的反應，但中微子與物質的相互作用極弱，這種實驗非常困難，科學家們需要強的中微子源來進行實驗。美國在那一時期興建了多個核反應堆，一些物理學家意識到，核反應堆的核燃料吸收中子後發生裂變，分裂成碎片時又放出中子從而使其再次裂變，而裂變產物透過一連串的β 衰變最後才達到穩定狀態，核反應堆不僅是強大的中子源，也是一個強大的中微子源。一個電功率為百萬千瓦的核反應堆每秒可產生6x1020 箇中微子。如果探測器足夠大且效能好，那就極有可能探測到中微子的訊號。

1956年，美國加州大學的萊因斯（F. Reines）和柯溫（C.L. Cowan）在美國佐治亞州的薩瓦納河工廠建造了一箇中微子探測器，他們以核反應堆為中微子源，氫核（質子）做靶核，閃爍液體作探測介質，兩個裝有氯化鎘溶液的容器夾在三個液體閃爍計數器中。從反應堆來的中微子與含氫的靶物質相互作用，被質子吸收後產生正電子和中子，而正電子與靶物質中的電子湮滅成兩個γ 光子，即可被水靶兩側的大型閃爍計數器探測到。中子被鎘俘獲後也會放出γ 光子。實驗中一旦探測到正電子和中子訊號的組合就可直接證明捕捉到了中微子。

萊因斯和柯溫探測中微子的實驗裝置

萊因斯和柯溫的實驗終於成功地“捕捉”到了中微子，這項實驗是20世紀非常重要的物理實驗之一，其結果很快被物理學界承認。此時，距泡利首次提出中微子假說已過了26年。1995年，萊因斯因此成果與發現τ 輕子的佩爾（M. Perl）分享了諾貝爾物理學獎，遺憾的是柯溫於1974年去世，否則他也有機會分享此殊榮。

1936年，內德梅耶（S. Neddermeyer）和安德森（C.D. Anderson）在宇宙射線中發現了一種帶單位正電荷或負電荷的粒子，質量為電子的206.77倍，起先以為它就是湯川秀樹1930年預言的介子，後來發現這種粒子除了質量是電子的200多倍外，其他方面的性質和電子相同或相似，是一種輕子，稱為繆子（μ）。

1962年，萊德曼（L.M. Lederman）、舒瓦茨（M. Schwartz）和斯坦博格（J. Steinberger）他們在紐約長島用布魯克海文國家實驗室的AGS加速器產生的15 GeV質子束轟擊鈹（Be）靶產生π介子束流。π介子在飛行中衰變為μ子，同時放出一箇中微子。讓π介子束流透過一個厚13.5米的舊軍艦的裝甲板，π介子及其衰變產生的μ 子均會被質量很大的鐵質裝甲板吸收，只有中微子能通暢無阻地穿過，就這樣巧妙地獲取了相當純的中微子束流。裝甲板的另一邊安裝了重10噸的探測介質和火花室，重要的是觀察中微子束流進入火花室後產生的新μ 子，同時也觀察是否有電子產生，這是因為如果π介子衰變產生的中微子和核β 衰變產生的中微子是同一類粒子，則必然也會產生電子。

由左至右：斯坦博格、施瓦茨、萊德曼

布魯克海文國家實驗室的AGS加速器

他們在實驗中僅發現了少量的μ 子卻沒有發現電子，這個結果的意義十分重大，不僅證實了有中微子存在，而且證明了這裡產生的中微子與β 衰變所產生的中微子不同，由此形成了中微子存在“代”的概念，為後來建立弱電統一理論奠定了基礎。

1963年，歐洲核子研究中心CERN用充滿液態氟利昂的泡室也證明了中微子至少有兩種：一種是電子中微子，另一種就是萊德曼、施瓦茨、斯坦博格發現的μ子中微子，他們三人因此項重大發現獲得了1988年諾貝爾物理學獎。

先後發現了兩代輕子，還都發現了相應的中微子，看來結果挺圓滿的了，沒想到另有異峰突起。1972年，美國斯坦福直線加速器中心SLAC建造了一個直徑約為80米的正負電子對撞機SPEAR，佩爾（M. Perl）領導的實驗組在這臺裝置上進行了一系列實驗。1975年，他們發現了一個特性與電子和μ 子類似，可質量居然是電子質量3500多倍的新粒子。經過反覆檢驗，最終證明它並不參與強相互作用，的確應該是電子和μ 子之外的又一種輕子，被稱為陶子（τ），輕子家族由此有了“第三代”。佩爾與首次發現電子中微子的萊因斯分享了1995年的諾貝爾物理學獎。

發現τ 輕子後，科學家們根據標準模型預言了應有與之相對應的第三代中微子——τ 子中微子的存在。