中微子有静止质量吗

中微子有静止质量吗？这是现代粒子物理学前沿的热点问题。从道理上来说，如果我们能测量到与中微子相关的弱相互作用现象，有CP对称性破坏，则一定具有静止质量。还有更直接的办法就是如果能够测量中微子的传输速度，如果小于光速，则一定具有静止质量。这两种途径物理图像很清楚，但是至今为止，由于实验精度的限制，科学家们一直没有办法判断中微子具有静止质量，更不消说静止质量为多大了。

然而好消息从另外的地方传来。尽管这样的测量方法没有前面两种办法直接，但科学家目前已经可以确定中微子确实具有静止质量，并已比较准确地确定三种中微子的静止质量的大小。这种办法来自于中微子振荡现象。

泡利在1930年12月4日的那封信中还有一段话：“我今天做了一件很糟糕的事，一个物理学家无论什么时候也不应该做的事。我提出了一个在实验上永远也检验不出来的东西。”可是如今，“幽灵”不但被抓住了，而且构成一个三代同堂的大家庭呢！

中微子在一场争论后问世以来，就一直是物理学家瞩目的中心之一。很快，它又卷入另一场物理学界的争论中。

1930年泡利提出中微子假说时，认为中微子的静止质量为0，这就是说中微子的存在状态跟光子一样，永远以光速向前运动。换言之，你永远不可能通过坐标变换，找到与中微子保持相对静止的或者使得中微子的运动速度和方向发生变化的参照系。这就引起了“上帝是一个左撇子”的著名怪论。

原来每一代中微子有正、反两种。但奇怪的是，我们在现实物理世界中观察到的中微子都是左旋的，反中微子都是右旋的。形象地说，中微子像个左旋的“螺丝钉”，反中微子则像个右旋的“螺丝钉”。

世界上找不到右旋的中微子和左旋的反中微子，决然找不到！有的科学家不相信，难道上帝是一个左撇子？1956年，杨振宁、李政道发现在弱相互作用中宇称不守恒，追本穷源，跟中微子是“左撇子”大有关系哩。在下面的图中，左上部分表示的就是现实中存在的中微子，其运动方向（动量方向）与自旋方向正好构成左旋坐标系，这就是所谓左旋中微子的涵义。该图的右下部分表示的是现实中存在的右旋反中微子。在现实世界中人们只观察到这两种中微子：左旋中微子和右旋反中微子。

中微子的镜像和正反粒子变换（左旋中微子和右旋反中微子不存在镜像对称物）

继续考察上面的图，上半部分与下半部分正好是正反粒子变换（“电荷共扼变换”——C变换）。在C变换下，左旋中微子应变为左旋反中微子；反之亦然。如果自然界存在左旋反中微子，则对于中微子存在电荷共扼变换的对称性。但是事实正好相反，对于中微子电荷共扼变换的对称性是不存在的。在图中，左边部分和右边部分的关系是相互为镜像变换（“宇称变换”——P变换）。自然界中不存在右旋中微子，表明对于中微子宇称变换的不存在。

继续深人考察上图，试看如果先对左旋中微子进行P变换，就变为右旋中微子；再进行C变换就变为右旋反中微子。这样连续进行两次变换叫做PC变换。当然也可以进行CP联合变换。一件有意思的事情出现了，就是两种变换的结果都是右旋反中微子，而这是在自然界中存在的。物理学家把这种奇妙的对称性现象，称为CP对称性。中微子具有严格的CP对称性的条件是中微子的静止质量必须为0。为什么呢？如果中微子具有静止质量，哪怕是很小的静止质量，则中微子的速度一定小于光速，我们总可以进行坐标变换，使得中微子的动量改变方向。换言之，在自然界就不可能只存在纯粹的左旋中微子，必定有极少数右旋中微子存在。