How big is 中微子?

中微子是一种基本粒子，就目前的实验而言，它不是由更小的东西组成的。它不带电荷，质量小到实验目前只能给出一个上限。同样也没有实验测出过它的大小，因此上方给出的 1 幺米并非实测值。1 幺米等于 10⁻²⁴ 米，也就是一米的一万亿分之一的一万亿分之一。

大小

中微子没有可以测量的表面。物理学家转而观察中微子与电子发生散射的方式。如果中微子有一定大小——用一个叫做“电荷半径”的量来描述——它散射的方式就会和一个理想的点粒子略有不同。

台湾的 TEXONO 实验捕捉到了反中微子——中微子的反物质对应粒子——从 28 米外一座核反应堆中流出的信号。在实验精度范围内，这些反中微子与电子的散射方式，与粒子物理标准理论的预言一致。汇总全球粒子测量结果的粒子数据组，采用这项 2010 年的结果作为限制。它对应的电荷半径小于约 1.8 × 10⁻¹⁸ 米，也就是直径小于约 3.6 × 10⁻¹⁸ 米。

物理学家们对中微子的电荷半径是否代表真实大小仍有分歧，因此这个数值最好理解为对中微子散射方式的一个限制。本站给出的 1 幺米远小于这一限制，因此目前没有任何实验能够证实或排除这个数值。

大小比较

质子直径约为 1.7 飞米（1.7 × 10⁻¹⁵ 米），宽度约为中微子上限的 460 倍。
氢原子直径约为 0.1 纳米，宽度接近中微子上限的 3000 万倍。1 纳米等于十亿分之一米。
如果把这个上限放大到一根头发的宽度（约 0.1 毫米）那么大，质子就会变成约 4.6 厘米宽。按同样的倍数放大，一根头发就会变成约 280 万千米宽，大约是地球至月球距离的七倍。
这个上限约为 20 亿亿（2 × 10¹⁷）个普朗克长度，普朗克长度是本站中下一个更小的条目。

幽灵粒子

沃尔夫冈·泡利在 1930 年提出了中微子的设想，用来解释 β 衰变——一种原子核放出电子的放射性现象。当时看来，衰变过程中似乎有一部分能量凭空消失了，泡利提出，是一种看不见、不带电荷的粒子把这部分能量带走了。恩里科·费米把它命名为“中微子”，这个词在意大利语中的意思是“小小的中性粒子”。

中微子与物质发生反应的概率极低，人们一度认为它几乎不可能被捕捉到。洛斯阿拉莫斯国家实验室的弗雷德里克·莱因斯和克莱德·考恩，最终利用南卡罗来纳州萨凡纳河核设施反应堆产生的大量反中微子，探测到了它的存在。他们在 1956 年 7 月发表了这一发现，莱因斯也因此分享了 1995 年诺贝尔物理学奖。

无处不在，质量极小

在光的粒子——光子——之后，中微子是宇宙中数量最多的粒子。它们中有许多是太阳内部的核聚变产生的。来自太阳的中微子，每秒钟大约有 660 亿个穿过地球上每平方厘米的面积，而且几乎没有什么东西能挡住它们。

中微子分为三种：电子中微子、μ 子中微子和 τ 子中微子。梶田隆章和阿瑟·麦克唐纳因证明中微子在传播过程中会在不同类型间转换——这意味着它们必定具有质量——而获得 2015 年诺贝尔物理学奖。2025 年，KATRIN 实验报告称，中微子的质量小于 0.45 电子伏特——电子伏特是物理学家也用来表示质量的一种能量单位。电子的质量则是这一上限的一百多万倍。