幽灵粒子。这就是许多物理学家所说的中微子，一种几乎没有质量的亚原子粒子，一直存在于我们周围。你永远不会知道，通常需要游泳池或更大的实验才能捕捉到它们。但它们是粒子物理谜题的关键部分，而粒子物理谜题描述了我们在宇宙中看到的一切。而且他们很奇怪。
以下是我和物理学家Alan Chodos在写书时发现的一些关于中微子的奇怪现象。
1. 每秒钟有100万亿个中微子从你身上呼啸而过。
有大量的中微子以光速穿过我们、地球和我们周围的一切。它们来自太阳核心的核反应。在那里，质子融合成氦，释放出光、能量和无数的中微子。
在你的一生中，一两个太阳中微子会撞击你体内的一个原子。但即使考虑到你是由数万亿个原子组成的，你也不会注意到任何事情。
2. 你的小指尖大约有300个来自时间之初的中微子。
与现存最古老的粒子中微子相比，来自太阳的大量中微子不值一提。它们是宇宙大爆炸的古老遗迹。大约138亿年前，当宇宙爆炸形成时，中微子遗迹就出现了，从那时起就一直在四处滑动。它们随着宇宙的膨胀而减速并散开。因此，与以光速飞驰的太阳中微子不同，大爆炸遗留下来的中微子像粒子的海洋一样充斥着宇宙，到目前为止，它们基本上是看不见的。
加上此时此刻你小指里的300个左右，你的其他部位大约有1500万个。总的来说，宇宙中的中微子比夸克、电子和其他大质量粒子的总和还要多。
3.中微子几乎不可能被阻止。
即使是薄薄的铅盾也能保护你免受x射线的伤害，但要阻挡来自太阳的中微子，需要一万亿英里的铅。中微子的穿透能力是物理学家汉斯·贝特(Hans Bethe)曾经发表过一篇正式科学论文的原因，该论文得出的结论是，没有任何实际实验能够探测到这种幽灵般的粒子。它们永远只是一种假设，被发明出来是为了确保粒子物理计算的正确性。
考虑到贝特后来因为解释了太阳中产生能量的反应，包括中微子在太阳聚变中所起的关键作用，而获得了诺贝尔奖，贝特的预测似乎使中微子被探测到的希望破灭了。
具有讽刺意味的是，贝特帮助制造了原子弹，并刺激了核反应堆的建设，为核武器提供燃料，这两者都产生了大量的中微子。任何给定的中微子出现在探测器中的几率仍然非常小，但是当数万亿中微子来自炸弹和反应堆时，在实验中看到少数中微子的机会就会增加。
物理学家克莱德·考恩(Clyde Cowan)和弗雷德·莱恩斯(Fred Reines)为证实中微子的存在而进行的实验提供了大量中微子的基础。1956年，他们在一个为美国核武器制造钚的反应堆附近进行了试验。对于他们的地下探测器，他们使用了两个巨大的容器，里面装有溶解在水中的氯化镉，放置在装满闪烁体(一种对伽马射线发出闪光的物质)的容器之间。考恩和莱恩斯的预测是正确的，每小时会有几个中微子与氯化镉溶液相互作用，产生伽马射线，并以光的形式出现。
世界各地的中微子探测器已经按比例放大了考恩和莱恩斯实验的基本设计。这些巨大的设施使用大量的水、冰或其他物质来确保中微子的探测，并且通常位于地下以避免宇宙射线的干扰。如今的探测器包括埋在地中海海底的ANTARES;位于意大利山区的格兰萨索国家实验室;日本锌矿内的神冈天文台;以及埋在南极冰盖深处的冰立方中微子观测站。
后来，莱因斯质问贝特，他认为没有人会在实验中看到中微子，据说贝特说:“你不应该相信你在报纸上看到的一切。”
4. 中微子可能是我们存在的原因。
我们不应该在这里，其他人也不应该在这里。当宇宙大爆炸时，它产生了大量的物质——夸克、电子，最后是质子和中子。它还产生了完全相同数量的反物质——由具有相反电荷的粒子组成的物质，称为反夸克、反电子等。
但是当物质和反物质相遇时，它们会相互湮灭。在大爆炸产生的物质和反物质相互毁灭之后，应该什么都没有留下。然而，在这个充满了普通物质的世界里，我们却看不到反物质。中微子可能就是原因。
如果像许多物理学家所相信的那样，反中微子可以自发地转化为物质中微子，反之亦然，这也许可以解释为什么宇宙中的物质会打败反物质。
每当反物质中微子转变为物质中微子时，宇宙中物质的总量就会略微增加。只要它发生的频率比物质中微子变成反物质中微子的频率高一点，它就能解释为什么宇宙中还有物质存在。
科学家们希望能很快捕捉到反物质中微子转变成物质中微子的过程。如果这些实验成功，它们将证明中微子是如何成为可能的关键，以及宇宙中几乎所有其他事物。
5. 中微子还不能伤害你。
一个典型的太阳中微子可以穿过数万亿英里的铅，比光线穿过窗玻璃要容易得多。你对他们来说几乎是完全透明的。在非常罕见的情况下，太阳中微子会在你体内相互作用，它会把你体内的一个原子变成另一种类型的原子，但你不会注意到。
然而，下一代加速器将把被称为μ子的粒子推到超高能量，也将产生潜在危险的中微子束。当介子分解成电子时，高能鬼粒子将从加速器中出现。
中微子本身并不是问题所在。如果你站在高能中微子束面前，你会没事的，因为它基本上会穿过你。然而，其中一些中微子会与你体内的原子相互作用，在你身后产生危险的二次辐射。它不会伤到你，但站在你后面的人可能会因为第二次爆炸而有大麻烦。
你最好直接被高能中微子束击中，而不是躲在被中微子束击中的铅山后面，因为后面会有二次辐射。计划下一代介子加速器的研究人员将中微子的危险牢记在心。解决方案可能包括将高能中微子束对准天空，或者将中微子束左右摆动，以确保中微子和它们可能产生的任何二次辐射爆发被分散开来，以减少危险。
6. 中微子有不同的口味。
就像构成那不勒斯冰淇淋的巧克力、草莓和香草三合一一样，中微子也有三种口味:电子、μ子和tau。它们之所以有这样的名字，是因为中微子是电子、μ子和tau粒子的近亲。中微子与其他粒子的区别在于，当它们在太空中穿行时，它们会不断地从一种味道转变为另一种味道。
这种奇怪的味道变化困扰了科学家们几十年。物理学家曾假设中微子像光子一样没有质量。这意味着中微子以光速传播，就像光子一样。但爱因斯坦的狭义相对论认为，对于快速运动的物体，时间会变慢。这是一个被称为时间膨胀的原理。你越接近光速，对你来说时间过得越慢。如果你以光速运动，你的时钟就会完全停止。
中微子也是如此。如果它们以光速运动，时间对它们来说就静止了，它们不能改变。但它们确实会随着口味的变化而变化。这意味着它们至少有一些质量，但我们还不知道有多少。它甚至可能是“假想质量”，也就是说……
7. 中微子可能比光速还快。
光速是大多数人认为的宇宙的终极速度极限。突破这个极限的粒子被称为速子。它们就像物理学版的大脚怪——可能是神话，但(至少对某些人来说)还不排除这种可能性。
2011年，物理学家认为他们测出了中微子的速度超过光速。几个月来，很多物理教科书似乎都需要更新了。结果证明这是一个实验错误，但它并没有证明中微子比光速快。
大多数物理学家认为，中微子和其他物质一样，遵守同样的速度限制。但目前还没有实验能确切地告诉我们中微子是否是超高速的速子。
如果它们能超过光速，那将是它们最奇怪的事情。
8. 中微子可以向我们展示其他粒子无法展示的东西。
如果驱动太阳的核聚变反应突然消失，我们将在近25万年的时间里看不到阳光的变化，但中微子研究人员会马上知道。这是因为太阳核心发出的光穿过太阳的原子进入太空需要数十万年的时间。然而，在最终产生阳光的相同反应中产生的中微子，却能不受阻碍地穿过太阳，在不到8分钟的时间里到达地球。这些新生的幽灵粒子提供了一个独特的，几乎实时的，太阳核心的视图。
幽灵粒子还可以让我们了解一些遥远恒星所遭受的创伤。世界各地跟踪太空中微子的探测器突然出现，这可能是一种发令枪，提醒我们仰望天空，寻找一些恒星生命周期结束时发生的超新星爆炸。来自超新星的中微子将在恒星爆炸的任何可见迹象出现前几个小时到达，这给天文学家提供了在超新星首次出现时捕捉到它的推力。监测下一颗超新星爆发之前和期间从一颗恒星中流出的中微子，将为我们提供一个前所未有的视角，让我们了解宇宙中最极端的灾难之一。
还记得那些残留的中微子吗，那些在你小指尖上的中微子?它们是时间起源的链接。我们现在没有一个很好的方法来研究它们。但最终，他们将提供通过中微子望远镜看到的宇宙的独家婴儿照片。
没有什么能让我们窥见活着的太阳的心脏，超新星的垂死挣扎，或者宇宙的最初时刻。它需要中微子。
9. 参宿四可能是附近的下一个中微子炸弹。
超新星是宇宙中最剧烈的事件之一。当像我们的太阳这样的恒星到达生命的尽头时，它们就会出现，坍缩，然后再次爆炸，爆炸的能量相当于一千兆吨的核弹。
其中99%的能量以中微子的形式释放出来。如果红恒星参宿四(Betelgeuse)变成超新星，就像一些人相信的那样，地球上的第一个迹象将是世界各地探测器中中微子的突然增加。几小时后，视觉上的烟火会随之而来——这将是非常壮观的。这颗垂死的恒星会变得更亮，在消失之前的一两个星期里，我们甚至可以在白天看到它。太糟糕了，这场演出最精彩的部分将是几乎难以察觉的中微子。
10. 中微子束可能会给外星人提供一条热线。
光年的铅对中微子来说不算什么，这意味着将粒子穿过地球应该是轻而易举的事。电信号、光或无线电波必须绕着地球传递信息。另一方面，基于中微子的信号可以走一条直接穿过地心的捷径。科学家们已经测试了这个概念，通过10公里的固体岩石发送中微子信息。
一些经济学家建议，在中微子通信系统上投资几十亿美元，可能会给依赖世界各地最新市场数据的股票交易员带来优势。
如果一个外星人想从宇宙中遥远的地方和我们聊天，中微子很可能是最好的方式。光波和无线电波会被灰尘和它们在太空中遇到的任何东西吸收、扭曲和散射。一束中微子可以携带清晰的信息穿越数光年的尘埃、行星甚至恒星。
目前我们还没有向遥远的行星发送中微子信息的机器。但是，如果外星人以我们的方式发送信息的话，现在世界各地的中微子探测器都可以接收到外星人的信息。
