伽瑪射線可以穿透20厘米厚的鉛板蓝角，但與中微子的穿透力相比阱穗，就是小巫見大巫了。中微子具有極強(qiáng)的穿透力使鹅，除了黑洞等少數(shù)天體以外，幾乎能穿透宇宙中的任何物質(zhì)昌抠，穿透地球自然也不在話下患朱。那么中微子為什么具有如此強(qiáng)的穿透力？
來自1987a超新星的證據(jù)
1987年2月23日炊苫，距離地球16.3萬光年的大麥哲倫星云中的一顆名為1987a的超新星發(fā)生了爆炸裁厅，它是近400年來天文學(xué)家觀測到的最亮的一顆超新星冰沙。
在爆炸產(chǎn)生的可見光被地球上的天文望遠(yuǎn)鏡觀測到的3小時(shí)前，全球范圍內(nèi)有三臺(tái)中微子探測器探測到了來自該超新星的中微子爆發(fā)执虹，該中微子的爆發(fā)過程僅持續(xù)了十幾秒拓挥。正是這短短的十幾秒侥啤，證明了中微子可以輕松穿透地球茬故。
大麥哲倫星云只有在南半球才能看得到赁炎，日本的中微子探測器則位于北半球徙垫，按理說中微子輻射會(huì)被地球擋住放棒，可事實(shí)并非如此哨查，中微子不僅穿過了地球寒亥，還被地球另一端的中微子探測器檢測到了溉奕。
來自1987a超新星的中微子之所以比光先到達(dá)地球加勤，就源于其極強(qiáng)的穿透力。中微子與光都產(chǎn)生于核反應(yīng)叠国，而超新星塌縮是從內(nèi)部開始的戴尸。當(dāng)超新星爆發(fā)時(shí)，中微子能夠比光先行穿透恒星的外殼项棠。
以太陽為例香追，光從太陽表面到達(dá)地球需要約8分鐘透典，而太陽光從恒星中央到達(dá)太陽表面則需要幾百萬年的時(shí)間掷匠。這是因?yàn)楣庠诤阈莾?nèi)部穿行時(shí)讹语，需要不斷經(jīng)歷吸收再輻射的過程顽决。中微子的速度幾乎與光速相當(dāng)才菠，并且可以毫無阻礙地穿行于太陽內(nèi)部赋访，所以可以比光更早到達(dá)恒星表面蚓耽。
上圖為1987A超新星的爆炸遺跡
物質(zhì)間的相互作用
古希臘學(xué)者德莫克利特提出了最早的原子論渠牲，看似密不透風(fēng)的墻步悠，實(shí)際上是由許多名叫原子的粒子構(gòu)成的签杈，原子是不可再分的微觀粒子《κ蓿現(xiàn)如今我們已經(jīng)知道答姥，除了暗能量和暗物質(zhì)，宇宙中的普通物質(zhì)都是由原子構(gòu)成的鹦付，并且原子是由更為微觀的質(zhì)子、中子和電子構(gòu)成的序宦。20世紀(jì)下半葉睁壁，科學(xué)家又發(fā)現(xiàn)質(zhì)子和中子等強(qiáng)子是由更為基礎(chǔ)的夸克構(gòu)成的背苦。
現(xiàn)如今潘明，粒子物理學(xué)中的標(biāo)準(zhǔn)模型認(rèn)為钳降，物質(zhì)是由62種基本粒子（引力子未被證實(shí)）構(gòu)成的澈蝙。這62種粒子分為兩種類：費(fèi)米子和玻色子吓坚，費(fèi)米子的自旋為半奇數(shù)，玻色子的自旋為整數(shù)逗载。費(fèi)米子又分為夸克和輕子兩大類哆窿，電子和中微子都屬于輕子，它們是構(gòu)成物質(zhì)的基本粒子厉斟。玻色子也分為兩類挚躯，一類是規(guī)范玻色子，負(fù)責(zé)傳遞相互作用擦秽；另一類是標(biāo)量玻色子（希格斯玻色子）码荔，通過希格斯機(jī)制賦予粒子質(zhì)量。
宏觀物質(zhì)間的相互作用感挥，從微觀角度來看缩搅，就是這些粒子間的相互作用。力就是物質(zhì)之間的相互作用链快，科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)宇宙中存在4種基本力：電磁力誉己、引力、弱核力和強(qiáng)核力域蜗。
1巨双，電磁力：它與我們的生活息息相關(guān)，摩擦力霉祸、彈力筑累、分子力等本質(zhì)上就是電磁力，化合物的形成以及化學(xué)反應(yīng)就與電磁力有關(guān)丝蹭，我們能夠拿穩(wěn)筷子慢宗、能夠看見這個(gè)世界都與電磁力有關(guān)。帶電荷的粒子之間便會(huì)發(fā)生電磁相互作用，光子就是傳遞電磁力的媒介粒子镜沽。
2敏晤，引力：地球的形成、太陽系的形成缅茉、銀河系的形成等都與引力有關(guān)嘴脾，天體運(yùn)動(dòng)在引力的作用下變得井然有序。有質(zhì)量的物體便具有引力蔬墩。相對(duì)論認(rèn)為引力的本質(zhì)是時(shí)空彎曲译打，有質(zhì)量的物體能使時(shí)空彎曲。
3拇颅，弱力：它是僅作用于微觀世界的一種力奏司，力的作用范圍（力程）非常短，是存在于費(fèi)米子之間的一種相互作用樟插。原子核衰變便與弱力有關(guān)韵洋。弱力依靠w玻色子及z玻色子進(jìn)行傳遞。
4岸夯，強(qiáng)力：它也是僅作用于微觀世界的一種力麻献，帶色荷的粒子之間會(huì)發(fā)生強(qiáng)相互作用〔掳纾夸克由于具有色荷勉吻，就存在強(qiáng)相互作用，依靠膠子進(jìn)行傳遞旅赢。原子核的形成便與強(qiáng)力有關(guān)齿桃。
中微子是一種質(zhì)量和體積極小的中性粒子
上世紀(jì)20年代，物理學(xué)家在研究貝塔衰變（存在于放射性原子核中的一種衰變）的過程中煮盼，發(fā)現(xiàn)有部分能量丟失短纵，這是很嚴(yán)重的問題，因?yàn)槟芰渴睾愣墒艿搅颂魬?zhàn)僵控。中微子就是1930年泡利為了解決貝塔衰變中能量不守恒這個(gè)問題而提出來的香到。1933年由費(fèi)米正式命名為中微子。1942年中國科學(xué)家王淦昌提出利用電子俘獲來驗(yàn)證中微子存在的方法报破。當(dāng)時(shí)正值第二次世界大戰(zhàn)悠就，直到1956年才由美國科學(xué)家在核反應(yīng)堆中正式觀測到。
如圖所示充易，在衰變過程中梗脾，核內(nèi)一個(gè)中子會(huì)轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋€(gè)質(zhì)子，并釋放出一個(gè)負(fù)電子和一個(gè)反電子中微子盹靴。這就是負(fù)貝塔衰變炸茧。
中微子由于很難被探測和捕捉到瑞妇，因此又被稱作幽靈粒子。這是因?yàn)橹形⒆拥馁|(zhì)量極小梭冠，僅為電子質(zhì)量的幾百萬分之一辕狰，引力作用極弱。除了黑洞這類的強(qiáng)引力源外妈嘹，地球和太陽這類天體的引力根本束縛不了它柳琢。中微子不僅比電子質(zhì)量輕得多绍妨，體積也比電子小得多润脸。此外，中微子不帶電荷他去，所以不參與電磁相互作用毙驯。中微子由于是費(fèi)米子，因此會(huì)參與弱相互作用灾测。
中微子是一種輕子爆价。輕子包括3種帶電輕子（電子、μ子和τ子）和3種中微子（電子中微子媳搪、μ中微子和τ中微子）铭段，以及它們各自的反粒子。通常所說的中微子就是指電子中微子秦爆，其它兩種中微子都不穩(wěn)定序愚，會(huì)發(fā)生衰變。直到2000年美國費(fèi)米實(shí)驗(yàn)室才發(fā)現(xiàn)了第3種中微子——τ中微子等限。中微子在傳播的過程中還會(huì)相互轉(zhuǎn)化爸吮，發(fā)生中微子震蕩現(xiàn)象。中微子的秘密有很多望门，迄今為止形娇，有很多科學(xué)家因中微子相關(guān)的研究而獲得諾貝爾獎(jiǎng)。
上圖為位于日本神岡地下1千米的中微子探測器筹误，研究人員正在為探測器注入超純水桐早。
中微子廣泛存在于宇宙中，每立方厘米大約100個(gè)厨剪。宇宙大爆炸產(chǎn)生了大量的中微子哄酝，太陽和核電站也會(huì)產(chǎn)生中微子。當(dāng)你正在看這篇文章的時(shí)候丽惶，就有數(shù)量眾多的中微子穿過你的身體和地球炫七。
微觀世界存在廣闊空間
世界上存在密不透風(fēng)的墻嗎？從宏觀世界來看钾唬，是這樣子的万哪∠姥保可從微觀世界來看，粒子與粒子之間存在非常廣闊的空間奕巍。
以原子為例吟策，從質(zhì)量上看，原子核占原子總質(zhì)量的99%的止￠菁幔可從尺寸上對(duì)比，如果原子的直徑相當(dāng)于地球的直徑诅福，原子核就相當(dāng)于一座幾十米高的大廈匾委，而電子就是這個(gè)大廈中的兵乓球。微小的電子就在這么廣闊的空間中繞著原子核運(yùn)動(dòng)氓润。質(zhì)子和中子分別由三個(gè)夸克構(gòu)成赂乐，夸克也很小，它們也并沒有緊緊的挨在一起咖气。如果把核外電子全部壓進(jìn)原子核挨措，那么由這種新型原子構(gòu)成的地球的直徑僅為20多米。由此可見崩溪，微觀世界非城骋郏空曠。
此外伶唯，微觀世界中粒子的運(yùn)動(dòng)規(guī)律與宏觀世界不同觉既，一切粒子都具有波粒二象性，并且粒子的運(yùn)動(dòng)是不連續(xù)的抵怎。
如圖所示奋救，電子并不像行星繞恒星那樣圍繞原子核運(yùn)轉(zhuǎn)，而是按概率隨機(jī)分布在原子核周圍反惕，形象地稱之為電子云尝艘。
總結(jié)
看似密不透風(fēng)的“電子云”墻，對(duì)于質(zhì)量極小且不帶電的中微子來說姿染，既不會(huì)與物質(zhì)發(fā)生電磁相互作用背亥，也極難受引力影響。中微子的個(gè)頭比電子小得多悬赏，對(duì)于由原子構(gòu)成的地球來說狡汉，地球就是一個(gè)縫隙非常非常大的篩子，中微子很容易就從這些縫隙中溜走闽颇。
中微子基本上只會(huì)受弱相互作用的影響盾戴。弱力不像引力或電磁力那樣，只有當(dāng)兩個(gè)費(fèi)米子挨得比較近時(shí)才會(huì)發(fā)生弱相互作用兵多。在原子世界中尖啡，由于原子核和電子都很小橄仆，中微子更小，它們幾乎很難發(fā)生碰撞衅斩，那么發(fā)生弱相互作用的概率就很低了盆顾。據(jù)估計(jì)，在100億個(gè)中微子中畏梆，只有一個(gè)中微子會(huì)與物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)您宪。當(dāng)中微子穿過地球后，只會(huì)發(fā)生很微弱的能量衰減奠涌∠芫蓿基于此，科學(xué)家們希望利用中微子進(jìn)行通信铣猩。
熱愛科學(xué)的朋友揖铜，歡迎關(guān)注我。
