中微子是构成宇宙的基本粒子之一，它来自恒星内部的核反应、超新星的爆发、宇宙射线与地球大气层的撞击、地球上某些物质的衰变等。中微子无所不在，它不带电、质量近于零，它穿透力极强，比较形象的比喻是：在1平方厘米的面积上（常人拇指指甲盖大小），每秒钟约有650亿个太阳中微子以接近光速的速度呼啸而过。中微子是宇宙中仅次于光子的数量最多的粒子，它们从人体穿过，从地球穿过，几乎不与其它物质发生相互作用，人类对其性质却知之甚少。
纵观历史，从泡利提出中微子概念至今已有80余年，在中微子假说的提出、中微子的发现及研究中微子的过程中一波九折，其中有不少很有趣的故事，使本来就像幽灵的中微子显得更加神秘，我们连载介绍其中最精彩的部分。
1.神秘的绿色荧光
一百多年前，手艺高超的德国玻璃工会制造一种能发出绿光的管子，有钱人家将它悬挂在客厅里作为装饰品，以此来炫耀他们的富有。这种管子引起很多科学家的兴趣，英国人克鲁克斯（ W.Crookes ）就对这种能发光的管子很是着迷。1875年，他做了一根两端封有电极的玻璃管，将管内的空气抽出，使管内的空气十分稀薄，然后将几千伏的高压加到两块电极上，此时在两极之间会出现一束跳动的光线，这是稀薄气体中的放电现象。按说玻璃管内的空气越稀薄，越容易产生自激放电现象。但是，当玻璃管内的空气稀薄到一定程度时，管内的光线反而渐渐消失，而在电阴极对面的玻璃管壁上出现了绿色荧光。这种阴极发射出来的射线，肉眼看不见，但能在玻璃管壁上产生辉光或荧光，这类管子被称为“阴极射线管”，又称“克鲁克斯管”。
克鲁克斯
克鲁克斯制作了各种形状的阴极射线管并进行了很多实验，其中有一个现象使他异常激动，他在1879年英国的一次物理学讨论会上演示了这一最新发现。玻璃管中是高度稀薄的空气，带负电的阴极产生阴极射线，一个用薄云母片制成的十字放在射线的途中，射线在阴极对面的玻璃管壁上出现了形状清晰的十字形，这是十字形云母片投下的影子。影子的形状证明了荧光是由于阴极沿直线发射出的某种东西引起的，而薄云母片把它们挡住了，这些是物理学家们早就知道的。
克鲁克斯实验示意图
就在这时，克鲁克斯拿起一块马蹄形磁铁跨置在管子的中部，奇迹出现了，十字形的阴影发生了偏移！克鲁克斯说：“由此可见，阴极射线根本不是光线，而是一种带电的粒子。否则，它们怎么会受到磁场的影响呢?”在座的科学家们震惊了，不少人将信将疑。
2.意外现身的X射线
德国维尔茨堡大学的校长伦琴（ W.K. Rontgen ）像欧洲其他物理学家一样，也着迷于真空管中的高压放电效应和阴极射线的研究。
1895年11月8日的傍晚，年过半百的伦琴照例来到他在德国维尔茨堡大学校园里的实验室。按照往常的实验步骤，他关闭了所有门窗，拉上窗帘，因为实验必须在暗室里完成。他用黑色薄纸把实验用的阴极射线管严严实实地包起来以避免干扰，接着他给射线管加上了电压，目的是检查一下射线管的封套是否完全不漏光。当然，他精心用黑纸包裹的射线管一点都不漏光，但就在此时他突然感觉约1米远处一块涂有荧光物质的纸屏上有荧光的闪亮。当他切断射线管电源时，那个荧光就消失了。伦琴十分惊异，这个荧光来自哪里？
阴极射线只能在空气中前行几个厘米，这是别人和伦琴自己的实验早已证实的结论，于是他重复刚才的实验，把那块荧光屏一步步移远直到2米以外，但只要射线管加上电压就仍然可以见到屏上的荧光。他又把各种不同的物品放在射线管与荧光屏之间来观察，发现这种光可以穿透2～3厘米厚的木板、千页的书以及不太厚的铝薄板。伦琴确信这种奇特的现象不是阴极射线造成的了，因为阴极射线连玻璃管都不能透过，他意识到这可能是某种从未被观察到的、具有极强穿透力的射线，他称之为 X 射线。
伦琴还发现，如果在射线管与荧光屏之间插入1.5毫米厚的铅板，几乎就可以把X射线完全挡住，他试着把自己的手插入，竟然可以看到荧光屏上手骨的模糊形象。为了仔细研究X射线，伦琴把床搬进了实验室，整整七个星期埋头在有趣的实验中。他的夫人来到实验室探望，伦琴请她把手放在用黑纸包严的照相底板上用这种射线照射数分钟，底板显影后呈现出他夫人的手骨，连手指上的结婚戒指也清晰可见。这真是一张具有历史意义的照片——世界上第一张X光片，人类可借助X射线透视骨骼了。
伦琴与第一张X片
1895年12月28日，伦琴向维尔茨堡物理医学学会递交了第一篇关于X射线的论文“一种新的射线”，文中描述了实验装置、实验方法，以及初步发现的X射线性质等等。1896年1月4日，柏林物理学会成立50周年的纪念展览会上展出了伦琴的第一批X光照片。这一发现立即引起了强烈反响，当时的媒体对此作了详细报道，几天后就传遍了全世界。随即，世界范围内掀起了研究 X 射线的浪潮， X 射线很快就被应用于医疗诊断、金属探伤和物质结构研究等众多领域，为人类社会的发展作出了巨大的贡献。
伦琴回绝了一些商人高价购买 X 射线专利权的要求，将 X 射线的专利公布于众，使X射线的应用得到迅速发展和普及为全人类服务。1901年，诺贝尔奖第一次颁发，伦琴因发现X射线而获得了诺贝尔物理学奖，而他把得到的奖金捐赠给了维尔茨堡大学作为科研经费。
其实，克鲁克斯在约二十年前研究阴极射线时也曾发现放在射线管附近实验台上用黑纸包着的照相底片莫名其妙地被曝光了，用这些底片照相冲洗后一片模糊显不出影来。他认为是底片有质量问题而退给了厂家，没有想到一个伟大的发现与他失之交臂。
来源：中国科学院高能物理研究所
本文为《趣说中微子》连载第一篇
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