1.5 นิวทริโน
เรื่องราวของการค้นพบนิวทริโนเริ่มต้นจาก ความพยายามแก้ปัญหาความไม่สมดุลของพลังงานในปฏิกิริยาการสลายตัวของธาตุกัมมันตรังสีที่ให้อนุภาคบีตา (beta decay) ปฏิกิริยาดังกล่าวมีพลังงานส่วนหนึ่งหายไป ซึ่งไม่สอดคล้องกับกฎการอนุรักษ์โมเมนตัม และกฎการอนุรักษ์พลังงาน ซึ่งเป็นปัญหาที่ไม่มีคำอธิบายใด ๆ จนทำให้นักฟิสิกส์ชาวเดนมาร์กที่มีชื่อเสียงอย่างโบร์ (Niels Bohr) คิดเกือบจะล้มเลิกกฎการอนุรักษ์พลังงาน
เพาลี (Wolfgang Pauli) นักฟิสิกส์ชาวออสเตรียได้เสนอสมมติฐานเพื่อแก้ปัญหาดังกล่าว โดยเสนอว่า พลังงานส่วนที่หายไปนั้น เนื่องจากมีอนุภาคชนิดใหม่ที่นำพลังงานส่วนนี้ไป อนุภาคนั้นต้องมีขนาดเล็กมาก ไม่มีประจุ แต่มีพลังงานและโมเมนตัม ต่อมา สมมติฐานของเพาลีได้รับการสนับสนุนจากแฟร์มี (Enrico Fermi) นักฟิสิกส์ชาวอิตาเลียน โดยแฟร์มีเรียกอนุภาคชนิดใหม่ที่เพาลีเสนอว่า นิวทริโน (neutrino) ซึ่งเป็นภาษาอิตาเลียนแปลว่า ตัวเล็กที่เป็นกลาง แทนด้วยสัญลักษณ์ตัวอักษรกรีก υ และเรียกปฏิยานุภาคของนิวทริโนว่า แอนตินิวทริโน (antineutrino) แทนด้วยสัญลักษณ์ตัวอักษรกรีก υ ที่มีขีดอยู่ด้านบน
รูป 1.16 (บนซ้าย) เพาลี และ (บนขวา) แฟร์มี และ (ล่าง) แผนภาพแสดงแนวคิดเกี่ยวกับนิวทริโนในการสลายให้บีตาของคาร์บอน-14
ถึงแม้จะเป็นเรื่องยากในการตรวจพบนิวทริโน เนื่องจากนิวทริโนทำปฏิกิริยากับสสารต่าง ๆ น้อยมาก แต่ในที่สุด ในปี ค.ศ 1956 คณะนักฟิสิกส์ชาวสหรัญอเมริกานำโดย โควาน (Clyde Cowan) และ ไรนส์ (Frederick Reines) ได้ยืนยันการค้นพบนิวทริโนจากการใช้ถังบรรจุน้ำผสมแคดเมียมคลอไรด์ขนาดใหญ่ไปติดตั้งไว้ใกล้ ๆ กับเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ นิวทริโนที่เกิดจากกระบวนการสลายให้อนุภาคบีตา ทำให้เกิดสัญญาณในถังน้ำที่สามารถตรวจวัดได้ และนำไปสู่ข้อสรุปถึงการมีอยู่จริงของนิวทริโนและแอนตินิวทริโน
รูป 1.17 (ซ้าย) ไรนส์ และ (ขวา) โควาน และอุปกรณ์ที่ใช้ค้นพบนิวทริโน
เมื่อมีการศึกษาเพิ่มเติมในเวลาต่อมา พบว่า นิวทริโนที่ได้รับการค้นพบโดยโควานและไรนส์เป็นปฏิยานุภาคของ อิเล็กตรอนนิวทริโน (electron neutrino) เรียกว่า อิเล็กตรอนแอนตินิวทริโน (electron-antineutrino) ที่มาจากการสลายให้บีตาลบ และต่อมา ได้มีการค้นพบนิวทริโน อีก 2 ชนิด ได้แก่ มิวออนนิวทริโน (muon neutrino) และ ทาวนิวทริโน (tau neutrino) ซึ่งนิวทริโนทั้ง 2 มีคู่ปฏิยานุภาคเช่นเดียวกับอิเล็กตรอนนิวทริโน
การศึกษาวิจัยเกี่ยวกับสมบัติของนิวทริโนได้รับความสนใจเป็นอย่างมากในวงการฟิสิกส์อนุภาคในปัจจุบัน เนื่องจากนิวทริโนเป็นอนุภาคที่มีสมบัติที่แตกต่างจากอนุภาคอื่น ๆ มาก โดยเฉพาะอย่างยิ่ง สมบัติการเปลี่ยนชนิดได้ที่เรียกว่า neutrino oscillation เมื่อนิวทริโนมีการเคลื่อนที่เป็นระยะทางระยะหนึ่ง