美籍日裔物理学家诺贝尔奖获得者南部曾经在他的一本通俗著作中这样发问。乍看起来弱相互作用的真实鉴别相当困难，原因不仅仅是弱相互作用的强度太小，作用的范围太短，更是因为比较引力、电磁力和强相互作用力等，均可在规范理论的框架中描述。唯独弱相互作用，似乎不遵从完美的对称性。杨振宁、李政道在1956年的划时代的发现就是指出弱相互作用中（包含中微子发射）宇称P不守恒，斐奇等在1964年发现弱相互作用中电荷共扼与宇称组合（CP）也不守恒，对称破缺的原因至今尚不明了。
宇称不守恒的实验（吴健雄1956）
南部写到上帝在创造宇宙的蓝图中对于引力、电磁力和强相互作用力进行了精密的描绘，但是对子弱力的设计蓝图则由于种种原因，描画的有许多偏差和错误，直线不直，直角的两边不垂直，这样弱相互作用的整个结构框架与其他的力的框架似乎有一个夹角。上帝似乎并没有意识到设计的偏差，就去构建我们的宇宙了。情况真的如此吗？
科学家们坚信智慧的上帝绝不会做这种愚蠢的事，他们认为所有的现象都应该能找到合理的解释。弱相互作用的种种怪象，科学家们坚信总会找到理清头绪的线索，透过怪象找到其真相和本质。1966～1967年，温伯格和萨拉姆以一种统一的描述方式将弱相互作用的特征给予了合理的系统描述，人们已经可以基于规范场理论，像解释其他的相互作用一样，描述弱相互作用。弱相互作用之谜远远没有揭晓，例如：新近发现的暗物质到底是什么？目前迷雾重重，但许多科学家认为暗物质大部分可能是由一种弱相互作用的大质量粒子所构成。
下面的图是英国粒子物理和天文学研究理事会投资3100万英镑，改进英国北约克郡海岸博尔比地下1100米深处盐钾碱矿中的实验室设备。这个世界一流的英国暗物质实验中心于2003年4月28日正式启动，主要致力于探测弱相互作用大质量粒子，希望能解开宇宙大部分物质的丢失之谜。弱相互作用大质量粒子是理论物理学家普遍认为宇宙中暗物质的主要组成部分，认为该粒子只参与弱相互作用。英国谢菲尔德大学教授尼尔·史普纳把探测难以捉摸的弱相互作用大质量粒子比作看不见的弹子棒玩台球。他说：“实际上，你看不见弱相互作用大质量粒子或弹子棒本身，但能看到台球撞击后弹回。如果寻找成功，就会载入史册，因为这是当代最伟大的发现之一。”他和来自卢瑟福实验室、帝国学院和爱丁堡大学的同事们在英国暗物质实验中心使用了三种不同类型的探测器：NAIAD闪烁探测器、DRIFT电离探测器和采用闪烁和电离两种方法的ZEPIIN探测器。
博尔比矿中的暗物质探测设备(（弱相互作用）
弱相互作用大质量粒子与它们通过的物质发生相互作用的机会极少，在1千克的实验样品中，每天只有不到一个弱相互作用大质量粒子击中原子的原子核，引起原子核的轻微反冲，这正是探测它们存在的关键。博尔比实验要探测这一反冲，并将其记录下来。
原子释放出来的反冲能量至少可用三种探测器中的一种探测到，不是温度略有升高（以声子为基础的探测），就是释放出小的电荷（电离），要不就是释放出光子（闪烁）。一个以上这样的效应均有可能发生。
尽管反冲极少，但探测器同时可能会收集到许多其他反应，如宇宙线碰撞物质或自然界的辐射。重要的是要尽量将反冲产生的小信号中的背景噪声屏蔽掉。盐矿有很低的自然放射性，它能吸收来自宇宙的多数粒子。这就是为什么实验要放在1100米的地下进行的原因。同时，将探测器嵌入铅或铜壳内，更好地保护了探测器，能使辐射降低100万倍，让实验数据更加准确。大家知道我国科学家在锦屏山的地洞中，已建设好规模巨大的暗物质探测试验设备。
上述事实表明，弱相互作用问题是当前科学家探索最热门、最困难的领域之一。弱相互作用的本质特征是什么？如果我们深入到微观视界的基本粒子层次——轻子和夸克，种种弱相互作用衰变现象的特征就显现出来了。例如从夸克层次来说，π﹣介子由d夸克和
夸克构成，即π-=（d
因此，π﹣介子衰变，可以写成：
同样，中子和μ子的衰变可以改写为：
我们注意到中子和质子其构成为p=udd，n=uud，上面三个反应式如果用夸克反应表示，应为：
回忆一下夸克和轻子的三代结构。我们可以得出重要结论：弱相互作用就是交换夸克对或轻子对的过程，而且交换时在代之间不可混淆。例如上面的反应，第一个是第一代夸克与第一代轻子之间的交换，第二个反应是第一代夸克与第二代轻子的交换。不难推论还有一个反应就是：
由此看来，从弱相互作用来看，夸克代的个数与轻子代的个数必须相等。
我们再看看本书的主角中微子在弱相互作用中扮演什么角色。弱相互作用是交换轻子和夸克对的过程，在交换过程中，不能混淆各代的差异。三种轻子与三种轻子的对应中微子构成三代轻子。试想如果不存在中微子就构不成三代轻子，何来弱相互作用。因此，从某种意义上来说，没有中微子就没有弱相互作用。我们就会看到正是夸克和轻子的这种对应性，才促使标准模型中卡比堡（Cabibbo）理论和小林—益川理论的应运而生。后面两位日本科学家都得到了2008年度诺贝尔物理学奖。
什么是卡比堡理论呢？卡比堡是意大利罗马大学的教授。1963年他提出了夸克间存在着混合角，即所谓卡比堡角。但是他只涉及到两代夸克问题，而有关的思想落后于盖尔曼与利维的工作，所以尽管卡比堡的文章也有2700余次的引用率，却难算原创的工作。
两位日本物理学家小林、益川的获奖工作发表在日本英文刊物理论物理进展上，只有6页。工作完成于1972年9月，发表于1973年2月。我们知道，在弱相互作用中，夸克可以分成规范群SU（2）的两重态表示和单态表示，我们将这些夸克称为弱作用的本征态。就是说，在弱相互过程中所观察到的夸克状态并不是我们在代模式夸克模型中所显示的两重态表示。
这些两重态却不是质量的本征态，也就是说，这些态没有固定的质量。什么叫质量的本征态呢？就是在弱相互作用中所“观察”到的夸克并不是夸克模型中的夸克。例如：观察到的d’夸克，是通常说的d夸克和s夸克的混合。所谓卡比堡角就是表示这种混合的比例。弱相互作用的本征态应该是夸克模型中的夸克态。要得到在弱相互作用的夸克态的确定质量，我们需要将这些夸克重新组合，重新组合的矩阵是一个么正矩阵。在两代夸克模型中，这个混合机制是由卡比堡完成的，而三代夸克模型中，则是小林—益川理论。当然在实际过程中没有这么简单，因为夸克的质量是通过希格斯机制获得的，我们要将两重态和单态以及希格斯场耦合起来。
小林和益川试图得到CP破坏的效应，他们用了主要篇幅来证明，如果要满足实验的限制，无论怎么做，两代夸克（含四种）是不行的。他们提出三种可能破坏CP的机制，第三种就是引入三代夸克，这样，在得到质量本征态的幺正矩阵中，就会出现一个复角，破坏CP对称。这个幺正矩阵现在一般叫CKM（Cabibbo-Kobayashi-Maskawa）矩阵，Kobayashi就是小林，Maskawa是益川。就是说两位日本物理学家预言了第三代夸克的存在，须知在他们的工作发表时人们还不知道第二代夸克中C夸克的存在，更不需要说第三代夸克了。因为他们的杰出贡献，获得了2008年度诺贝尔物理学奖。
从费米的普适弱相互作用理论出发，在往前走一步就会自然得到中间玻色子W理论。科学家注意到电磁相互作用和引力相互作用，都是借助于交换一种媒介粒子光子和引力子而传递的。这一种媒介粒子从现在量子场来看都称为规范粒子。因而他们的相互作用理论都属于规范场理论。弱相互作用可不可以归属于规范场理论呢？费米理论肯定不是。因为他假定弱相互作用是点相互作用。这就是说认为弱相互作用的范围极小，就好像一个点一样。量子力学的基本原理测不准关系告诉我们，传递相互作用的粒子（如果存在）质量与相互作用的范围（力程）成反比。点相互作用实际上假定传递相互粒子的质量为无穷大，则当然是不可能的。但是为什么费米的理论和实验相当吻合呢？后来我们知道弱相互作用的媒介粒子（李政道称之为中间矢量玻色子）质量非常大，是质子的80～100倍，力程因而也是极小的了。在低能的情况下，中间玻色子的质量视为无穷大，误差也不大。
从中间玻色子理论来看，中子的β衰变，可以写成2步过程：
而反中子的β衰变则可以写成：
由此可见，中间玻色子的电荷应该为±1基本电荷单位。其自旋应该也为1，原因很简单，β衰变的相互作用为V-A型，即矢量—轴矢量型。就是说W粒子与夸克和轻子的左旋分量耦合，与夸克和轻子的右旋分量耦合。换言之，如果假定W玻色子自旋为1，并且它们与所有粒子的耦合强度都相同的话，费米的普适V-A型弱相互作用理论就可以得到自然的解释。
这种物理图像如果与电磁相互作用对比的话，相当于光子的自旋为1，并且电荷都是普适相等的（电荷可以视为光子与带电粒子的耦合强度）。这一事实向我们暗示弱相互作用力很可能也是一种规范相互作用。我们千万不要忘记，通向弱电统一理论的大门，正是费米为我们打开的。而帮助费米构建他的理论的正是本书的主角中微子。
当然，当我们最终迈向弱电统一理论时，遇到了一个巨大的困难，这个时候费米就无法帮助我们了，因为他早于1954年去世了。这个困难简单说来就是规范理论要求规范粒子的质量为0，例如光子，一般来说，相应的相互作用是长程力，如电磁力。弱相互作用是短程力，中间玻色子具有巨大的质量，如何把它归属于规范理论呢？好在科学家们提出了所谓的希格斯机制，这种机制是规范理论中的规范粒子获得质量，同时又可以不破坏规范理论的规范对称性。说的更通俗一点它将规范对称性隐藏起来，因而看起来规范对称性发生破缺（自发破缺），从而可以使规范粒子通过“吃掉”所谓希格斯粒子而获得质量。1966～1967年，科学家格拉肖、萨拉姆和温伯格提出了弱相互作用和电磁相互作用的统一理论，称为弱电统一理论。其基本观点为电磁相互作用和弱相互作用实质上都是一种叫做弱电力的表现而已。他们三人因此而于1979年获得诺贝尔物理学奖，我们先简单介绍一下格拉肖，萨拉姆和温伯格我们在后面再介绍。
格拉肖是世界著名的理论物理学家，美国科学院院士。他1932年12月5日生于纽约，1966年到哈佛大学任教，主要研究领域是基本粒子和量子场论。他的重要工作还有提出了GIM理论，预言了粲夸克的存在，还有著名的SU（5）大统一理论。
回到本节的标题，看来上帝并没有犯错误，弱相互作用尽管有种种奇异的表现，特别是三代中微子靓丽的身影，但是它同样遵从一种叫做规范场理论的规则。
美国科学家格拉肖
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