捕捉幽靈粒子，新一代微中子探測設備將在數年內啟用
前陣子科學家剛界定出幽靈粒子「微中子」的最大質量上限，但這遠遠不夠替現代物理謎團解謎。為了更深入理解微中子特性，有 3 個新的微中子實驗設備即將在未來啟用。
1930 年，奧地利理論物理學家沃夫岡·包立首度提出微中子假說，人們開始認識並愛上這種幽靈般的粒子──它們有一點點質量，比電子還要輕 1,000 倍；它們可以從一種「味」變成另一種「味」，但我們還不確定轉變的機制。
每當物理學家又不理解某些東西時，他們就會非常興奮，因為謎底可能出現在已知的物理常識之外，而被看做暗物質第一候選人的微中子，很可能藏有宇宙大爆炸的線索。
然而微中子非常小，也不參與強交互作用和電磁交互作用，非常難檢測，現有較著名的微中子探測設備包括：日本的超級神岡探測器、加拿大的薩德伯里微中子觀測站、位於南極洲的 IceCube 微中子觀測站等，雖然已經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，科學家需要靈敏度更高的新設備。
根據《Live Science》整理，不久後將有 3 個新一代微中子設備啟用投入檢測。
深層地底微中子實驗（Deep Underground Neutrino Experiment，DUNE）
這座巨大的設備整體位於地表下方 1.5 公里深，將從美國伊利諾伊州的費米國立加速器實驗室，一路延伸 1,300 公里直達南達科他州的桑福德地下研究設施（SURF），首先費米實驗室設備將質子束加速至接近光束並產生不穩定粒子，接著這些粒子進入一個極長的隧道，於傳播過程中發生衰變並產生微中子，最後由桑福德地下研究設施一個含有 40,000 噸液態氬的探測器捕獲。
主要科學目標包括：全力搜尋目前已知的 3 種微中子、質子衰變、確認 3 種微中子質量大小的排序、研究超新星和中子星或黑洞的形成。
超巨型神岡探測器（Hyper-Kamiokande，縮寫 HK）
1999 年，日本科學家小柴昌俊（Takaaki Kajita）利用超級神岡探測器（Super-Kamiokande，縮寫 Super-K、SK），偵測到微中子振盪的第一個確切證據，指出微中子可以在 3 種不同的「味」之間轉換，進一步證明微中子具有質量，而非粒子物理標準模型中預言的零質量，小柴昌俊也因此榮獲 2002 年諾貝爾物理學獎。
只不過這次實驗只測出了不同「味」之間的微中子質量差，依然沒測出微中子的絕對質量，因此日本將推出更先進的超巨型神岡探測器（Hyper-Kamiokande，縮寫 Hyper-K、HK），預計於 2020 年 4 月開工建設，2025 年投入使用。
這 2 個神岡探測器的儀器設置都非常簡單：Super-K 主要包含一個盛有 5 萬噸 100% 超純水的不鏽鋼圓柱容器，容器內壁裝有 11,200 個光電倍增管（Photomultiplier，PMT），用來放大極其微弱的光訊號——微中子與水中的氫原子、氧原子交互作用過程中，所產生的契忍可夫輻射（藍光）。
Hyper-K 則是 Super-K 的放大版，其不鏽鋼圓柱容器容量高達 2.64 億加侖，為 Super-K 的 20 倍，也就是說 Hyper-K 能收集 20 倍的微中子數量。2025 年起，這座探測器將開始尋找來自宇宙的微中子，比如超新星。
精密冰立方微中子觀測站下一代升級（PINGU）
嗯……做為冰立方微中子天文台 （IceCube）的升級版，這座精密冰立方微中子觀測站（Precision IceCube Next Generation Upgrade）的縮寫念法就是 PINGU──如果你看過企鵝家族就會恍然大悟。
IceCube 有數千個探測器位於南極冰層之下，分布範圍超過 1 立方公里，被設計用來觀測能量約 1TeV 的微中子。然而這是 IceCube 的優點也是缺點，IceCube 無法探測到能量較低的微中子。
PINGU 目的就是補足 IceCube 的缺陷，到時候它的設置地點將位於 IceCube 附近，專門負責捕捉低能微中子、協助確認微中子質量、檢測濤微中子，並尋找大質量弱交互作用粒子湮滅。
（首圖來源：IceCube）