中微子振荡的诺贝尔奖授奖辞错了？

是错了，大家都知道。

著名理论家A. Smirnov最近写了篇教学式的论文，解释2015年诺贝尔物理学奖授奖辞的错误。前天Science杂志就此采访了几位科学家（《Did the Nobel committee get the physics wrong?》）。

萨德伯里中微子观测站。图片来源：wordpress.com

授奖辞称“发现中微子振荡，证明中微子有质量”。但严格说，加拿大SNO实验发现的不是中微子振荡，只能叫“绝热味转换”。理论上来说，中微子振荡也并不一定意味着中微子有质量，不过这需要引入非标准的相互作用（当然现在没有发现这样的情况，所以后者不算什么问题）。 

在太阳中产生的中微子是味本征态：电子中微子。一般来说，它里面有三种不同的质量成份，质量不同的中微子频率不一样，在飞行中相互干涉，从而出现随距离变化的中微子振荡现象。

由于太阳核心电子密度很高，中微子与电子的散射带来一个很大的额外的势（称为物质效应，或者MSW效应，中间的S就是前面的Smirnov），此时质量本征态不是真空下的质量本征态，而是与味简并。也就是说，太阳核心产生的电子中微子本身就是质量本征态，它内部只有一种质量成份，其它分量被极大的压低了，因此不会干涉，不会振荡。当从太阳内部飞向表面的时候，密度逐渐降低，散射势变小，质量本征态解也在演化。太阳中微子还是保持质量本征态，但这个质量本征态不再是单纯的电子中微子，而是由三种味道的中微子混合组成，这样电子中微子就变成了其它中微子。它不是振荡造成的，振荡是相位在变化，是飞行距离的函数。它是本征态解在随密度绝热变化，或者说混合角在变化。

对能量很低的太阳中微子，物质效应很小，它还是正常振荡的（不包含物质效应，称为真空振荡）。

Smirnov认为，SNO发表结果后，太阳中微子问题仍然有不同的解释，有大混合角解，也有小混合角解，还有退相干、中微子衰变等解释，是KamLAND实验排除了其它解释，得到了唯一的解，所以他认为KamLAND也应该分享诺奖。

1986年，有人问Smirnov，“你为什么把太阳内部发生的效应叫振荡？它跟振荡一点关系都没有，我就叫它MSW效应”。Smirnov说以后一定改过来，结果对方说：“不可能了，现在这个混淆会永远持续下去。”三十年来，Smirnov一直在反复推销正确的术语，也许还需要一直做下去。

来源：曹俊研究员科学网博客

编辑：Alex Yuan

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