反微中子；反中微子

反微中子；反中微子 (Antineutrino)
國立臺灣大學物理系 蔡雨錡

反微中子是微中子的反粒子，所以就要先來介紹微中子跟反粒子。微中子是電中性粒子，有三種：電微中子、μ微中子和τ微中子，自旋量子數為½，符號為 。微中子不參與電磁交互作用和強交互作用，而粒子間的弱交互作用會產生微中子。中子衰變時，會產生一個質子，一個電子和一個反電子微中子；而質子衰變時，則會產生一個中子，一個正電子和一個電子微中子。，所以，微中子能輕易的穿過普通物質而不發生反應。此外，核融合反應中的質子-質子碰撞生成氘核的過程中，因為必須藉由弱交互作用放出正子以及電子微中子，這個很慢的反應也使其成為該過程的主要障礙。

1930年，包立(Wolfgang Pauli) 提出存在一種電中性的尚未被觀測到的小質量粒子，其質量小於質子質量的1％，以此来解釋β衰變的連續光譜。

1956年，包立死前兩年，微中子的存在得到了實驗的證實。Clyde Cowan和Frederick Reines利用核反應器（nuclear reactor）產生β衰變，觀測到微中子誘發的反應：

由於微中子與其他物質的交互作用極小，要觀測到足夠數量的微中子以及隔絕宇宙射線及其他可能的背景干擾，微中子的探測儀器通常很大且設立在地底下。

1968年，美國物理學家Raymond (Ray) Davis, Jr.等人在美國南達科他州的Homestake地下金礦中建造了大型微中子探測器，發現來自太陽的微中子比理論少了1/3，這就是著名的太陽微中子問題。後來在1998年日本科學家發現微中子震盪-亦即，在微中子的靜止質量不為零時不同種類的微中子間可以互相變換。如果太陽所產生的電子微中子於抵達地球途中有機會轉變成別類的微中子，則由於當年偵測器的設計係針對電子微中子進行測量，自然就無法偵測到轉變後的另類微中子，於是前述太陽微中子問題便可化解。

於1987年，日本科學家小柴昌俊的神岡探測器和美國的Homestake探測器幾乎同時接收到了來自大麥哲倫雲中超新星1987A爆發產生的19個微中子，為人類首次探測到來自太陽系以外的微中子。

反粒子相對於正常粒子來說，其質量、壽命、自旋皆相同，但内部相加性量子數，如電荷、重子數等，都與正常粒子大小相同、符號相反。

目前觀察到微中子為左旋，反微中子為右旋。(左旋指的是：若粒子朝著你運動過來，則它的自旋是順時針方向；右旋則顛倒。)不過反微中子如同微中子只參與弱交互作用及重力作用。有人懷疑電中性的微中子可能是它自己的反粒子。這種性質的粒子稱作Majorana fermion。一般的雙重β衰變是放射性原子核在衰變過程中釋出一對電子和一對微中子。如果反微中子就是微中子本身，兩顆微中子也有機會互相湮滅，而造成「無微中子雙重β衰變」現象。理論估計每1024年才會在單一原子中發生這種「無微中子雙重β衰變」現象，目前科學家試圖在氙同位素的衰變實驗以及嘗試其他放射性原子產物，來尋找該現象。如果實驗成功，表示微中子跟反微中子相同，且它們的質量不像大部份基本粒子來自希格斯玻色子，而是未知的機制，也可能有助於解釋宇宙中的物質數量遠多過反物質。

參考文獻：

1. 等待「微中子不出現」| 科學人雜誌：http://sa.ylib.com/MagCont.aspx?Unit=newscan&id=2305
2. Neutrino | Wikipedia: http://en.wikipedia.org/wiki/Neutrino