中微子概念的提出
20世纪初，科学家发现原子核放出一个电子的时候，会带走一些能量，仔细算算，损失的能量比电子带走的能量多，有部分能量丢失了。我们知道物理学中有个支撑物理理论大厦的能量守恒定律，根据这个定律，能量是不会丢失的。在科学家看来，丢失能量，不论怎么丢失，丢在哪里，都是严重的大事，必须搞清楚能量是怎么丢失的，谁偷走了。否则，许多建立在这个定律基础上的物理学理论都得垮掉。
1930年，泡利提出了中微子假设，认为在原子衰变中除了放出电子外，还同时放出一种中性粒子。1934年，费米建立了衰变理论，并正式将这种中性粒子命名为中微子。目前的粒子物理学认为自然界中有三种不同的中微子，分别对应于轻子家族中的三个成员。与其他粒子一样，存在着与中微子对应的反粒子，称为反中微子。中微子是静止质量为零，自旋为1／2的粒子。中微子仅参与弱相互作用，它在粒子反应中出现与否成为弱相互作用存在的标志。从理论上讲，中微子的存在是十分肯定的，但它与普通物质的相互作用非常弱，能够几乎毫无阻碍地穿过地球，使探测它的存在变得极其困难，但它的存在及其静止质量的大小对宇宙学和物理学都有极大的意义，因而受到科学界的广泛重视。
捕捉中微子
捕捉中微子的过程相当漫长。长期以来，科学家一直致力于捕捉中微子。有人说，中微子的探寻史如同原子物理中诸多发现一样，本身就是一段引人入胜的故事。1931年，奥地利物理学家沃尔夫冈·泡利，通过大量的理论推理与计算作出了天才的预言：在我们的物质世界中存在中微子。他的预言25年后得到了实验的证实，1956年中微子被发现。1946年，意大利天才的物理学家布鲁诺·蓬泰科尔沃想出了捕捉这种神秘莫测的“幽灵”的方法。他曾在美国、英国工作过。1950年，他从英国的哈韦尔途经芬兰转移到苏联，继续自己的核物理研究。蓬泰科尔沃提出了根据粒子轨迹发现中微子的著名方法，其原理是：当中微子进人氯原子的原子核后，就会变成可探测到的放射性氩粒子。蓬泰科尔沃的方法多年之后才在技术上得以运用。
目前，世界上存在着近十种不同的中微子探测器。具体说来，这些探测器就是一些极为复杂的工程设施。美国的科学实验室坐落在北达科他州的一个废弃金矿井中。正是在那里，科学家第一次成功地探测到由太阳放射出的中微子。当时雷蒙德·戴维斯刚刚五十出头。1977年，前苏联的第一座中微子观测站开始运行。1987年2月24日，在与我们的银河系为邻的大麦哲伦云中，一颗引人注目的超新星出现了。天文学家第一次检测到来自这颗超新星的中微子。在此之前，人类最近一次观测到如此“近距离”的超新星爆发，已是400年前的事了。中微子作为超新星爆发的直接证据，首次被确定。天文学家期待着能够一睹这颗超新星爆发后残存的中子星的风采。
中微子的静止质量
关于中微子有一个很重要的问题，那就是它的质量问题。有人根据美籍华裔物理家杨振宁和李政道的理论，进行分析得出中微子的质量是0，因为没有质量，中微子才能以光速进行运动。有很多物理学家人则反对这种观点，于是展开了激烈的争论。一般说来，争论得激烈的问题总蕴涵物理学和天文学中很关键的理论或者认识，那么，中微子静止质量的意义在哪儿呢？
20世纪60年代末期，物理学家成功地把电磁相互作用和弱相互作用统一起来，称为电弱统一理论，后来并获得诺贝尔物理学奖，这个理论预言中微子的质量为零。后来物理学家试图把自然界中所有的四种相互作用都统一起来，提出了大统一理论，这一理论预言质子的衰变和中微子具有非零的静止质量，由于质子衰变的半衰期达1 031年，中微子与其他粒子的相互作用很弱，企图证实这两个预言是极其困难的，到目前为止，人们还没有找到质子衰变强而有力的证据，但中微子静止质量的发现无疑是大统一理论探索过程中的里程碑。
上面所说的是中微子质量的物理学意义，中微子质量还有很深的宇宙学意义。目前公认的宇宙学理论是大爆炸模型，这理论认为宇宙在一次大爆炸中诞生，并一直膨胀。但是大爆炸理论其中的一个预言与实际的天文观测结果有很大的差异。从天文观测中，科学家发现宇宙物质的丰度远少于大爆炸理论的预期值，如果大爆炸理论是正确的，则意味着宇宙中还有大量未被发现的暗物质，这些暗物质必须是稳定的或寿命极长的粒子，而且不参与电磁相互作用，因此不可能向我们发出电磁信息而显示它们的存在。目前所知道的基本粒子中，只有中微子可能是暗物质的候选者。最新的研究表明，只要三种中微子的质量之和达到几十个电子伏特，目前的天文观测结果便可获得很好的理论解释。
来自超新星的中微子
超新星是恒星末日的大爆炸，如果它与地球的距离与太阳相仿，那么它比太阳明亮几亿到几十亿倍。一颗超新星的亮度，会使恒星的庞大集团——银河系都黯然失色。尽管每年都发现几个超新星的记载，但这些超新星都属于遥远的星系，只有用天文望远镜才能看到。在最近1 000年中，共有5颗属于银河系的超新星被发现，并留下了记录。中国《宋史》中记载的1 054年的超新星便是其中之一，其残骸就是金牛座的蟹状星云。自1604年开普勒在蛇夫座发现一颗超新星以来，人类在近400年的光阴中一直没有再发现超新星。大麦哲伦云虽说属于别的星系，但距离银河系只有15光年，依宇宙尺度来看，已近在咫尺了。在大麦哲伦云中出现的这颗闪耀着红色光芒的超新星，光度曾增至4倍，但这已比太阳明亮几千万倍了。这是自开普勒发现银河系超新星以来，人类在南半球能用肉眼看到的第一颗超新星。
如果超新星距太阳系再远一些，那么能捕捉到的中微子也就更少，有关超新星的信息就难以获得。大麦哲伦云似乎处于这一极限距离上。与太阳质量相仿的恒星，当内部的核聚变达到某一阶段时，就会燃烧殆尽，以致冷缩成一颗白矮星。今天的太阳直径是地球的许多倍，但一旦成为白矮星，其直径与地球就不相上下了。不过，质量是太阳8倍以上的恒星，其情况就迥然不同了。当这种恒星核心内的核反应进行到一定限度，由于核聚变，其核心就会逐渐积累重元素，与此同时温度逐渐上升，达到数十亿摄氏度后，重元素全部转变成铁，而铁不再是核反应的燃料，核反应到此结束。
由铁元素构成的星核因为本身的重力而收缩，致使温度进一步升高，造成往来突奔的光子的能量骤增，终于将铁元素击毁。铁元素分解后变成氦元素，并进一步分解成质子和电子。质子和电子又转化为中子。由于铁元素在转化成氦元素时是吸热反应，恒星的核心转瞬间就塌缩了。恒星的铁“心脏”一下子土崩瓦解。在这个过程中产生了大量的中微子。有人以为中微子就是这样携带着能量逃之夭夭的，情况似乎并非这么简单。据美国科学家威尔逊等人的最新理论，中微子并不容易逃逸，只是在“拥挤不堪”时才向外“溢出”，形成爆炸能，扫除了超新星周围的气体，这场冲击波同时加热了气体，于是又制造出大量的中微子与反中微子。
总之，中微子是超新星爆发的直接证据是没有疑问的。中微子将超新星爆发时能量的99％席卷而去，气体的亮度和高速膨胀的能量，只占超新星爆发能量的1％。