来无影去无踪，“中微子”概念的提出与证实

在基本粒子大家庭中，到目前为止，中微子还笼罩着神秘面纱。中微子的最显著特点是来无影，去无踪。在威尔逊云室，在氢气泡室，多丝正比室……在常用的探测器上都不能直接显示他们的踪迹。那么，既然中微子表现得像传说中的隐身人那样，人们又怎么认定它的存在并加以证实的呢？这得从原子核的β衰变说起。

1896年，法国物理学家贝克勒尔在研究铀盐时，首先发现了铀原子核的天然放射性。在随后1897年，居里夫人又发现了具有更强放射性镭元素与钋元素。不久，人们在电场与磁场中探测放射性，发现放射线可以分为带正电的α射线（氦核粒子流）、带负电的β射线（电子流）与不带电的γ射线（高能光子流）三种。进一步研究发现，其中辐射的α粒子与γ光子的能量是固定的，但是，β衰变辐射的电子的能量却是在最大值的范围以内是不确定的。

α射线在磁场中具有相似的迹径，β射线中的具有不同的迹径，γ射线不受磁场影响

例如，27号元素的放射性同位素钴60，半衰期为5.272年，其原子量为60: 59.933819 amu，β衰变后成为28号元素镍60，其原子量为: 59.930788 amu：

Co（60,27） Ni（60,28）+ e（0,-1））+2γ + ?

钴60经过β衰变后形成的镍60的核正电荷上升一个单位，所辐射出的电子其实将被镍60原子吸收，维持电中性。镍60的原子量与钴60相差为:0.003031碳单位，利用质能关系，质量差可以表达为2.823MeV。钴60在β衰变过程中，辐射两个γ光子，分别为1.173MeV，1.332MeV。按照人们早期的理解，根据能量守恒定律，钴60在β衰变中辐射出的电子动能应有确定的动能E=2.823MeV-1.173MeV-1.332MeV=0.317MeV.

然而，实际测量β衰变辐射的电子动能，并不整齐划一，呈连续谱状态。最高值略小于上述计算差值。

横坐标为钴60的β衰变所辐射的电子能量值，纵坐标为电子密度

这似乎违背了能量守恒定律，曾经困扰了物理学界许多年。1931年，奥地利物理学家泡利提出，原子进行β衰变时，除了辐射了电子与γ光子以外，还辐射了一个不为人知的粒子，并以不确定的比例带走了一部分能量，因此使β衰变辐射的电子的动能总是低于额定值。泡利认为，β衰变中辐射的这种新粒子不带电，以光速运动，与普通物质的相互作用非常微弱。1933年，这种粒子被命名为中微子（电子中微子），常用符号希腊字母v表示。

经过多年研究探索，人们认为，中微子是自然界的最基本的粒子之一。后来的研究表明，除了电子中微子以外，在自然界还存在μ中微子与τ中微子。

20世纪50年代，美国物理学家莱因斯和柯万在大型核裂变反应堆旁，用400升含有氯化镉的水溶液检测反应堆中放射线核素β衰变所辐射的中微子：当中微子与水中氢核相撞时，二者发生相互作用而产生一个正电子和中子：

P +ν n + 正电子

正电子在溶液中很快与电子湮灭而产生一对具有特定能量的γ光子。产生的中子与溶液中的原子的核碰撞而被慢化形成慢中子，然后被氯化镉溶液中的镉原子核所吸收，形成激发的镉原子核，该激发的原子核退激发，辐射一个被再次检测的光子。

在巨大的核反应堆傍边的中微子检测装置

1956年，莱因斯和柯万记录到了预期中的一前一后产生的光子辐射，从而证明了中微子与质子（氢原子核）的相互作用，首次坐实了（电子）中微子的存在。

值得说明的是，48号元素镉（Cd），是一种具有特别“稳定”的元素，Cd108（48质子，60中子）是稳定同位素，Cd110（62中子，地壳丰度12.39%）、Cd111（63中子，地壳丰度12.75%）、Cd112（64中子，地壳丰度24.07%）、Cd113（65中子，丰度12.26%）与Cd114（66中子，丰度28.86%）与Cd116（68中子，l丰度7.85%）都是稳定同位素。所以，镉是理想的中子吸收物质。