前阵子科学家刚界定出幽灵粒子“微中子”的最大质量上限，但这远远不够替现代物理谜团解谜。为了更深入理解微中子特性，有 3 个新的微中子实验设备即将在未来启用。
1930 年，奥地利理论物理学家沃夫冈·包立首度提出微中子假说，人们开始认识并爱上这种幽灵般的粒子——它们有一点点质量，比电子还要轻 1,000 倍；它们可以从一种“味”变成另一种“味”，但我们还不确定转变的机制。
每当物理学家又不理解某些东西时，他们就会非常兴奋，因为谜底可能出现在已知的物理常识之外，而被看作暗物质第一候选人的微中子，很可能藏有宇宙大爆炸的线索。
然而微中子非常小，也不参与强交互作用和电磁交互作用，非常难检测，现有较著名的微中子探测设备包括：日本的超级神冈探测器、加拿大的萨德伯里微中子观测站、位于南极洲的 IceCube 微中子观测站等，虽然已经取得不少微中子研究成果，但想要更深入理解微中子未解特性，科学家需要灵敏度更高的新设备。
根据《Live Science》整理，不久后将有 3 个新一代微中子设备启用投入检测。
深层地底微中子实验（Deep Underground Neutrino Experiment，DUNE）
这座巨大的设备整体位于地表下方 1.5 公里深，将从美国伊利诺伊州的费米国立加速器实验室，一路延伸 1,300 公里直达南达科他州的桑福德地下研究设施（SURF），首先费米实验室设备将质子束加速至接近光束并产生不稳定粒子，接着这些粒子进入一个极长的隧道，于传播过程中发生衰变并产生微中子，最后由桑福德地下研究设施一个含有 40,000 吨液态氩的探测器捕获。
主要科学目标包括：全力搜索目前已知的 3 种微中子、质子衰变、确认 3 种微中子质量大小的排序、研究超新星和中子星或黑洞的形成。
超巨型神冈探测器（Hyper-Kamiokande，缩写 HK）
1999 年，日本科学家小柴昌俊（Takaaki Kajita）利用超级神冈探测器（Super-Kamiokande，缩写 Super-K、SK），侦测到微中子振荡的第一个确切证据，指出微中子可以在 3 种不同的“味”之间转换，进一步证明微中子具有质量，而非粒子物理标准模型中预言的零质量，小柴昌俊也因此荣获 2002 年诺贝尔物理学奖。
只不过这次实验只测出了不同“味”之间的微中子质量差，依然没测出微中子的绝对质量，因此日本将推出更先进的超巨型神冈探测器（Hyper-Kamiokande，缩写 Hyper-K、HK），预计于 2020 年 4 月开工建设，2025 年投入使用。
这 2 个神冈探测器的仪器设置都非常简单：Super-K 主要包含一个盛有 5 万吨 100% 超纯水的不锈钢圆柱容器，容器内壁装有 11,200 个光电倍增管（Photomultiplier，PMT），用来放大极其微弱的光讯号——微中子与水中的氢原子、氧原子交互作用过程中，所产生的契忍可夫辐射（蓝光）。
Hyper-K 则是 Super-K 的放大版，其不锈钢圆柱容器容量高达 2.64 亿加仑，为 Super-K 的 20 倍，也就是说 Hyper-K 能收集 20 倍的微中子数量。2025 年起，这座探测器将开始寻找来自宇宙的微中子，比如超新星。
精密冰立方微中子观测站下一代升级（PINGU）
嗯…作为冰立方微中子天文台 （IceCube）的升级版，这座精密冰立方微中子观测站（Precision IceCube Next Generation Upgrade）的缩写念法就是 PINGU——如果你看过企鹅家族就会恍然大悟。
IceCube 有数千个探测器位于南极冰层之下，分布范围超过 1 立方公里，被设计用来观测能量约 1TeV 的微中子。然而这是 IceCube 的优点也是缺点，IceCube 无法探测到能量较低的微中子。
PINGU 目的就是补足 IceCube 的缺陷，到时候它的设置地点将位于 IceCube 附近，专门负责捕捉低能微中子、协助确认微中子质量、检测涛微中子，并寻找大质量弱交互作用粒子湮灭。
- ‘Evil-Genius’ Neutrino Gun Could Finally Unmask the Tiniest Particles in the Universe
（首图来源：IceCube）
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