中微子振荡

量子力学现象

中微子振荡（Neutrino oscillation）是一个量子力学现象，是指中微子在生成时所伴随的轻子（包括电子、渺子、τ子）味可在之后转化成不同的味，而被测量出改变。当中微子在空间中传播时，测到中微子带有某个味的概率呈现周期性变化。

简介

理论物理学家布鲁诺·庞蒂科夫最先于1957年提出此猜想。尔后一连串的各种实验皆观察到此一现象。中微子振荡也是长期未解决的太阳中微子问题的解答。

中微子振荡无论对理论物理还是实验物理而言都是相当重要的。因为这意味着中微子具有非零的静质量，这与原始版本的粒子物理标准模型不相吻合。

由于发现了中微子振荡现象存在的证明，并取得中微子质量数据，日本超级神冈探测器的梶田隆章以及加拿大萨德伯里中微子观测站的阿瑟·麦克唐纳两人获颁2015年诺贝尔物理学奖。

实验观测

科学家应用各种不同的探测器技术对各能量级的中微子进行测量，如今各种来源的中微子振荡已被多方面的实验收集的大量证据所证实。

太阳中微子振荡

参见：太阳中微子问题、超级神冈探测器和萨德伯里中微子天文台

在以美国科学家雷蒙德·戴维斯领导的Homestake实验中，发现观测到的中微子流量与标准太阳模型预测的不符（太阳中微子问题）。这是实验中人们第一次观测到和中微子振荡有关的现象。随后，更多基于使用放射性元素和水切连科夫辐射探测器的实验证实了同样的现象。直到2001年加拿大萨德伯里中微子天文台的测量结果发表，人们才能够充分的证实这数量上的不符是由中微子振荡引起的。

太阳中微子的能量及一般在20兆电子伏以下，传播距离为太阳和地球之间的距离。在5兆电子伏以上，太阳中微子的振荡通过在太阳体内的振荡而产生MSW 作用，这与下文中将会提到的真空振荡是两个不同的过程。

大气层中微子振荡

早期IMB，MACRO和日本的神冈探测器均观测到从大气层中放射出的μ中微子与电中微子比例的偏差。此后超级神冈探测器在此基础上进行更为精确的测量，能量覆盖幅度由百万电子伏至亿万电子伏，基线长度为地球的半径。

核反应堆中微子振荡

核反应堆实验可以用来探测反电中微子的振荡。此类实验中最突出的是KamLAND。反应堆中产生的反中微子和太阳中微子的能量级相当。此类试验的基线长度短至数十米，长至数百公里。

2012日3月8日，大亚湾中微子实验国际合作组宣布，发现最后一种中微子震荡，并且测量到其震荡概率。假若这结果成立，物理学者立可开始研究中微子与反中微子之间的不对称性，尝试解释为什么宇宙中的物质超多于反物质。

粒子束中微子振荡

利用加速器产生的中微子束可使实验相对更容易人为控制。此类的实验观察与大气层中微子振荡同样的现象，基线长度多为数百公里。中微子在此类试验中的能量级为数十亿电子伏。MINOS的最新报告指出其观测结果与K2K及SuperK的相符合。

早期LSND机器发表了非常具有争议性的观测结果。新设计的MinibooNE实验机于2007年初发表的结果驳回了LSND的所谓两中微子模型。

正在设计中的T2K实验将利用295公里长的基线和SuperK探测器来测量一参量，预期2009年开机。类似的NOvA利用810公里长的基线和MINOS探测器。