周　顺

(中国科学院 高能物理研究所，北京　100049; 北京大学 高能物理研究中心，北京　100871)



中微子振荡与2015年诺贝尔物理学奖

周顺

(中国科学院 高能物理研究所，北京100049; 北京大学 高能物理研究中心，北京100871)

本文简要回顾中微子的发现历史，详细介绍大气和太阳中微子振荡实验和解释中微子振荡现象背后的物理机制，着重强调发现中微子振荡的重要物理意义.

诺贝尔奖；中微子振荡；中微子质量；轻子味混合；超出标准模型的新物理

今年，日本东京大学的梶田隆章教授(Takaaki Kaijita)与加拿大女王大学的阿瑟·布鲁斯·麦克唐纳教授(Arthur Bruce McDonald)共同获得诺贝尔物理学奖，因为他们分别领导超级神冈实验(Super-Kamiokande)和SNO实验(Sudbury Neutrino Observatory)发现了大气和太阳中微子振荡现象，而该现象证明中微子有质量.什么是中微子振荡？为什么它证明中微子有质量？中微子质量又有什么重要的物理意义呢？本文将围绕这三个问题来介绍中微子物理的发展历史、研究现状和未来前景.

1　中微子的发现

1914年，英国物理学家詹姆斯·查德威克(James Chadwick)观察到原子核的β衰变过程中末态的电子具有连续的能谱.当时，人们认为β衰变是由不稳定的原子核转变成另一原子核和一个电子的二体过程，那么电子能量由能量守恒定律完全确定，不会是连续变化的.为了解决电子连续能谱的问题，丹麦物理学家尼尔斯·玻尔(Niles Bohr)提出β衰变等微观过程中能量可能不守恒.1930年底，为了挽救能量守恒定律，奥地利物理学家沃尔夫冈·泡利(Wolfgang Pauli)大胆地……