在基本粒子家族中,中微子的行为最难以捉摸。顾名思义,中微子不带电,是个中性粒子。与中子相比较,它们间的性质相差很大。中子表面上是个中性粒子,可是内部有复杂的电磁结构,而中微子内部完全不带电。中微子有3种类型,即电子中微子、μ子中微子和τ子中微子。从质量上讲,中微子的固有质量至少要比中子小一亿倍,微小到几乎为零,所以非常难被测量到。物理学家通常认为中微子以光速运动。当物理学家刚开始认识中微子时,它就引起了第一次震撼。大约在100年以前,物理学家就发现了放射性元素β的衰变现象。他们进一步发现β衰变过程中发射出的电子的能量是不固定的,这就违反了物理学中的能量守恒定律。为了“挽救”物理学这个基本定律,奥地利物理学家泡利在1930年提出了中微子假设。他假定在放射性元素β衰变中,产物粒子不仅是电子,还有一个中性的微小粒子,即中微子。 1933年,费米利用中微子假设完善了β衰变理论。他指出中微子与物质发生弱相互作用。于是中微子成为扞卫能量守恒定律的“勇士”,虽然人们在实验上测量到它是20年后的事情。
中微子引发的第二次震撼在1956年,李政道和杨振宁在研究某种基本粒子的特性时发现:在中微子参与的弱相互作用的所有实验中,宇称不守恒。他们指出中微子都是左旋的,而反中微子都是右旋的。这些创新理论很快得到实验证明,于是李政道和杨振宁在1957年获得诺贝尔物理学奖。对于中微子的另一次关注是由于中微子质量问题。在标准模型中,中微子的固有质量被设为零。
可是从20世纪90年代起,近10多年的实验表明,中微子具有微小的固有质量。十分奇怪的是:实验结果得到电子中微子和μ子中微子的质量平方值是负值。质量平方值是负值代表中微子是超光速粒子,这些负值的实验结果引起了一些物理学家的注意,可是由于实验准确度不够,这些反常实验结果仅仅引起了少数物理学家的注意,影响力不大。最近一次震撼发生在2011年9月22日,欧洲研究人员发现了中微子的运动速度竟然超光速,中微子的神速震惊了全世界。