今年物理諾貝爾獎給了日本東京大學的 Takaake Kajita 與加拿大 Queen’s University 的
Arthur MacDonald，為他們所實驗證明的中微子振盪 (neutrino oscillation)。前者是在地層深處建造實驗室以隔絕外來的干擾，猶如當年測量質子衰變般的在地下蓋巨型水池；而後者是觀察太陽中微子的振盪。二者殊途同歸。
我覺得我應該講些什麼，這是我的老本行，而中微子振盪理論提出的那一年我恰好出生。什麼是中微子 [3]？顧名思義，它是中性粒子，而且很小，一般不與粒子輕易交互作用。就在你看此貼文的同時，已有無數的中微子無害的、你又無知無覺的穿過你的身子。因為很少與其它粒子發生作用，當初發現它的時候是因為在中子弱衰變成質子、電子外，有消失的能量。費米後來主張這是由中性的粒子帶走的，這就是中微子。這實驗發現於 1956 年發表，但遲至 1995 年才得到諾貝爾獎。
後來弱作用理論出現後中微子與輕子 (lepton)，包括電子、渺子 (muon)、tau 粒子，就被整合入弱作用理論，每一種輕子有一個對應的中微子。宇宙中總共有三種中微子，電子中微子、渺子中微子與 tau 中微子。物理的術語說，中微子有三種「味」(flavor)，這只是物理學家自以為是的幽默。以前面的中子衰變來說，它衰變成質子、電子以及反電子中微子 (anti-electron neutrino)。
中微子有沒有質量呢？大哉問！在我唸書及做研究的前幾年，粒子物理實驗的數据小本子都是給它們質量的上限，也就是在某些質量以上的範圍可以排除掉。但它們有沒有質量卻關係著很多現象，其中有一個就是中微子振盪。中微子有質量的話，就會有中微子振盪。
量子力學中有本徵態 (eigen state) 的觀念。簡略的講，如果一個系統有一個可量測的物理量的話，一個本徵態就有一個相對於這個物理量明確的本徵值。譬如氫原子最低軌域是 1s 軌域，它是一個能量的本徵態，而相對於此本徵態的能量本徵值為 -13.6 eV。別將量子力學推開。一個長我 25 歲的學長兼合作伙伴說在他們那年代唸完量子力學就可以做研究了，現在量子力學的基礎概念已在高中物理導入，以後也許就是小學的自然課教材。
現在問題來了。中微子「味」的本徵態與其對應質量的本徵態不完全重合，而是由三種中微子質量本徵態的線性組合。譬如一個電子中微子味本徵態是大部份由電子中微子質量本微態以及少量其它兩種中微子質量本微態混合組成。但是各種中微子質量本微態在真空中進行的速度不一，越重的越慢，因此在夠遠的地方測量中微子時，發現它會變味，而且味的變化是以振盪形式呈現。這個問題首先在太陽中微子的觀測中發現。太陽是個強微中子源，其中各味的中微子數量可以由理論預測得知。但是在地球觀測到的中微子只有理論值的1/3~1/2，這就是有名的太陽中微子問題 [4]。這問題的解答就是中微子振盪，我們原來預測會抵達地球某一味的中微子因為變味而讓我們沒量著。
至於中微子怎麼會有質量？這是另一個大問題。基本上標準模型各種粒子的質量都來自於前幾年實驗證明的 Higgs 粒子 [5]，但是詳細的中微子獲得質量機制現在還未明朗。講清楚了，也許又是另一個諾貝爾獎。
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